quá trình và thiết bị đường hóa trong sản xuất bia

QUÁ TRÌNH ĐƯỜNG HÓA NGUYÊN LIỆU TRONG SẢN XUẤT BIA


•
•

•
•
•
•

Mục lục
Chuẩn bị nguyên liệu

–

Yêu cầu nguyên liệu

Nấu nguyên liệu

–
–
–
–
–

Các quá trình sinh hóa xảy ra khi nấu
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình
Các phương pháp đường hóa khi không sử dụng nguyên liệu thay thế
Các phương pháp đường hóa khi sử dụng nguyên liệu thay thế
Các biện pháp nâng cao hiệu suất đường hóa

Lọc dịch đường
Houblon hóa
Lắng trong và làm lạnh
Các thiết bị trong quá trình đường hóa.


ĐƯỜNG HÓA VÀ HOUBLON HÓA
GẠO

MALT

NGHIỀN

NGHIỀN

NỒI MALT

NỒI GẠO

ĐƯỜNG HÓA

LỌC

HOUBLON HÓA

LẮNG TRONG

LÀM LẠNH

LÊN MEN


Chuẩn bị nguyên liệu

MALT

LÀM SẠCH ĐÁNH BÓNG

NGHIỀN

Phá vỡ cấu túc

Loại bỏ bụi, rễ

Loại bỏ các

mầm còn sót trong

tạp chất kim

nguyên liệu

loại

tế bào, thúc đẩy
quá trình sinh
hóa

Yêu cầu nghiền malt

 Vỏ malt được giữ càng nguyên càng tốt ( làm ẩm trước khi nghiền
 Khi nghiền cần tạo một tỷ lệ thích hợp giữa tấm thô, tấm mịn và bột ( tỷ lệ phụ thuộc vào thiết bị lọc )

Số thứ tự

Tên các thành phần

Thiết bị lọc ép

Thùng lọc

1

Vỏ

9 – 10%

15 – 18%

2

Tấm thô

12 – 15%

18 - 22%

3

Tấm mịn

30 – 35%

20 – 35%

4

Bột

40 – 45%

25 – 35%


Nấu nguyên liệu

Các quá trình sinh hóa xảy ra trong khi nấu
Là sự thủy phân các chất dưới tác dụng của enzyme.




Tinh bột

enzyme
glucose+ maltose+ dextrin.

Dextrin: có vai trò trong việc hoàn thiện vị của bia.

Protein trong malt khi đường hóa chuyển vào dịch đường 28-40%.






Thủy phân protein tạo ra:
Albumose, pepton,polyeptide: Tạo bọt, tăng vị cho bia.
Peptide, acid amin: Tạo melanoidin, dinh dưỡng của bia.


Yếu tố ảnh hưởng trực tiếp lên quá trình thủy phân

Nhiệt độ.

Nồng độ.

pH


Nhiệt độ

 Ảnh hưởng tới vận tốc của quá trình thủy phân và tỷ lệ các sản phẩm khác.


Muốn tạo được tỉ lệ sản phẩm thủy phân thích hợp thì dựa vào độ bền nhiệt va nhiệt độ tối thích của enzyme.

0
- Nhiệt độ tối thích: 63-65 C

- Sản phẩm chủ yếu: maltose.


0
+ Nhiệt độ thích hợp: 70-75 C.
+ Sản phẩm chủ yếu: dextrin, maltose.

0
+ Nhiệt đô: 50 C

•

Tích lũy sản phẩm : acid amin.

0
+ Nhiệt độ: 60 C.

•

.Tích lũy sản phẩm : polypeptide.


pH

 Ảnh hưởng lớn đến quá trình thủy phân của enzyme.




Mỗi enzyme có một pH tối thích riêng.

Enzyme α-amylase: pH=5,7.
Enzyme β-amylase: pH= 4,8.
Enzyme protease: pH=5,6-5,9.
pH tối thích của enzyme còn phụ thuộc vào nhiệt độ.
pH của môi trường phụ thuộc vào nguyên liệu và nước dùng để nấu.


Nồng độ cơ chất




Ảnh hưởng đến hoạt động của enzyme.
Nhiệt độ thấp: phản ứng enzyme phụ thuộc vào nồng độ enzyme, nồng độ cơ chất, sản phẩm tạo thành.
Nhiệt độ cao: Enzyme ở dịch cháo loãng bị ức chế mạnh hơn ở dịch cháo đặc.
Nồng độ cơ chất ảnh hưởng khá mạnh đến khối lượng và chất lượng của sản phẩm thủy phân enzyme
amylase và protease.


Các phương pháp đường hóa khi không sử dụng nguyên liệu thay thế

•

Căn cứ vào phương thức tiến hành: có 2 nhóm

Đường hóa phân đoạn
( pp đun sôi )

Đường hóa toàn khối
( pp ngâm )

Đường hóa theo phương pháp phân đoạn


•
•
•
•
•
•
•
•
•

TB PHỐI TRỘN

TB PHỐI TRỘN

TB ĐƯỜNG HÓA

Đun sôi lần thứ nhất

PP đường phân tam phân đoạn
0
Bơm 1/3 lượng nước ở tₒ=38-40 C.
Cánh khuấy làm việc liên tục
Đồng thời cho malt và phần nước còn lại .
0
Nhiệt độ chung khối dịch bột là 37 C.

Cánh khuấy làm việc trong 5’, dừng 10’.
Bơm 1/3 dịch đặc từ tb phối trộn sang tb đường hóa.
ₒ
ₒ
Đun sôi ở 37 C, tốc độ nâng nhiệt 1 C/phút.
Cánh khuấy làm việc liên tục
ₒ
ₒ
Khi đạt 50-55 C giữ 10’. Sau đó nâng nhiệt đến 70-75 C để quá trình
đường hóa hoàn toàn và cho sôi trong 20-30’.


•
•

Bơm toàn bộ khối cháo trở về tb phối trộn.
Cánh khuấy hoạt động liên tục, nhiệt độ của toàn khối bây
ₒ
giờ đạt 50-54 C.

•
Hội cháo lần nhất

•
•

Cánh khuấy ngừng làm việc,để yên 10-15” để bã lắng.

Bơm 1/3 khối lượng bã kết lắng sang nồi đường hóa.
Cánh khuấy làm việc liên tục và nâng nhiệt khối cháo lên

ₒ
70-75 C

•

Duy trì nhiệt độ từ 10-15”, Tiếp tục nâng nhanh nhiệt độ
đến điểm sôi.

•
TB phối trộn

TB đường hóa

Đun sôi lần hai

Đun sôi 30”(bia đen),15-20”(bia vàng)


Hội cháo lần hai

TB phối trộn

TB đường hóa
Đun sô lần ba

•

Bơm khối cháo đun sôi lần 2 sang thiết bị
phối trộn.

•
•

Nhiệt độ toàn khối nấu là 64-65ₒC

•

Bơm 1/3 cháo đặc từ tb phối trộn sang tb
đường hóa .Cánh khuấy hoạt động.

•
•

Nâng nhiệt độ khối cháo lên 75-77ₒC

Cánh khuấy ngừng hoạt động 10-15”

Đun sôi 10-15”




Phương pháp nhị phân đoạn

•
•
•

Là pp thông dụng trong sx bia vàng.
ₒ

Bột malt trộn với nước ở 50-52 C.
Cánh khuấy ngừng làm việc,để yên khối bột trong 20”.

TB phối trộn

•
•

Bơm 1/3(hoặc 2/5) dịch đặc ở tb phối trộn sang tb đường hóa
ₒ
Nâng nhiệt đoạn nhất lên 70-72 C,trong 15-25” đường hóa kết
thúc.

•
•
•

TB phối trộn

TB đường hóa

Đun sôi lần thứ nhất

Nâng nhiệt độ khối cháo đến điểm sôi, sôi trong 15-30”.
ₒ
Bơm quay trở lại tb phối trộn, nhiệt độ lúc này là 63-65 C.
Cánh khuấy dừng làm việc,để yên 20”.


•

Bơm 2/5 dịch cháo đặc ở tb phối trộn
sang tb đường hóa ,được đoạn nhị.

•

Nâng nhiệt độ lên 70-75ₒ C qt đường hóa
diễn ra trong 15-20”.

•

Đun sôi 20” và bơm quay trở lại tb phối
trộn

•
•

Nhiệt độ khối cháo tăng lên 73-75ₒC.

Hội cháo lần thứ nhất

TB đường hóa

TB phối trộn
Đun sôi lần thứ hai

Duy trì nhiệt độ đến khi qt đường hóa kết
thúc.



Phương pháp nhất phân đoạn

•

Bột malt trộn với nước ở
ₒ
52 C, sau 20” đạm hóa
được chuyển sang tb đường
hóa .

•

ₒ
Nâng nhiệt 63-65 C.

•

QT đường hóa xong, dừng
cánh khuấy, để yên 20”,pha
rắn được kết lắng.

•

Phần dịch lỏng được hút và
bơm về nồi phối trộn .

•

Đun sôi phần đặc 40”

•

Bơm cháo đặc được đun sôi
trở về tb phối trôn.

•

Nhiệt độ chung của dịch là
77ₒC.Duy trì khối cháo.


Đường hóa theo phương pháp toàn khối

Có 2 phương pháp:

Phương pháp tăng dần nhiệt độ

Phương pháp giảm dần nhiệt độ


Phương pháp tăng dần nhiệt độ
Malt xay nhỏ

Nước ở 45°C

Dịch

Để yên trong 1 giờ

Nâng nhiệt độ lên ở 62-65°C duy trì đến khi đường hóa kết thúc
Lọc
Dịch lọc đường hóa


Phương pháp tăng dần nhiệt độ

Malt xay nhỏ

Nước ở nhiệt độ thường

Dịch

Nâng nhiệt độ dần lên 75 °C
Lọc
Dịch lọc đường hóa

Tại các điểm 52°C, 62°C cần duy trì thời gian nghĩ cẩn thiết để đường hóa và đạm hóa


Phương pháp giảm dần nhiệt độ
Malt xay nhỏ

Nước ở 75°C

Khối cháo ở 70 °C

Để yên khối cháo cho nhiệt đọ giảm dần cho đến khi đường hóa kết thúc
Lọc

Dịch lọc đường hóa

•

Áp dụng khi malt có hoạt lực amylase rất cao còn protein hầu như được thủy
phân triệt để ở giai đoạn ươm mầm.


Đường hóa khi có sử dụng nguyên liệu thay thế
•

Nguyên nhân dùng nguyên liệu thay thế:

–

Hạ giá thành sản phẩm.

Gồm:

–
–

Trường hợp thay thế ít

•
•

Hầm nhừ nguyên liệu
Đường hoá theo kiểu phân đoạn

Trường hợp thay thế nhiều


•

Trường hợp thay thế ít
Hầm nhừ:

–

Nấu chín bột dưới áp suất cao trong các thiết bị kín và chịu lực.

Bột nghiền mịn

Nước ở 50°C

( tỉ lệ 1:2-2,5)

Bổ sung thêm malt bằng 5-7% nguyên liệu thay thế

Đun sôi và nâng áp lực trong thiết bị lên 2kG/cm2, giữ trong 15 phút sau đó nâng lên 3kG/cm2 trong 5-10 phút

Malt + nước 50 °C trong 30 phút

Dịch cháo đã hầm nhừ

Hỗn hợp ở 65°C

Thực hiện đường hóa theo một trong các phương pháp tren