Đồ án: Thiết kế nhà máy sản xuất malt vàng 25000 tấn đại mạch trên năm

Thiết kế nhà máy sản xuất malt vàng

MỞ ĐẦU
Bia là 1 sản phẩm đồ uống lên men có độ cồn thấp được ưa chuộng nhất trên
thế giới. Nó được ra đời từ hàng ngàn năm trước công nguyên và phát triển tới tận
ngày nay với sản lượng hàng trăm tỷ lít mỗi năm. Cho dù công nghệ sản xuất bia có
liên tục đổi mới và cải tiến từ xưa tới nay nhưng malt vẫn là nguyên liệu chính để
sản xuất các loại bia, nó là bán thành phẩm rất giàu chất dinh dưỡng, trong malt
chứa 16  18% các chất thấp phân tử dễ hoà tan, chủ yếu là đường đơn giản, dextrin
bậc thấp, các axit amin, các chất khoáng, các nhóm vitamin và đặc biệt có hệ enzim
phong phú, chủ yếu là prôteaza và amylaza.
Hiện nay trên lãnh thổ Việt Nam có rất nhiều nhà máy bia sản xuất với số
lượng lớn như: bia Sài Gòn, bia Hà Nội, Huda Huế, Halida Thanh Hóa ... tuy nhiên
số nhà máy chế biến malt lại rất ít chưa đáp ứng được nhu cầu nhập nguyên liệu của
các công ty bia. Do vậy việc xây dựng nhà máy chế biến malt là 1 nhu cầu cần thiết.
Vì vậy, tôi được giao đề tài tốt nghiệp là: thiết kế nhà máy sản xuất malt vàng với
năng suất 25.000 tấn đại mạch/năm.

GVHD:Th.S Phan Thị Bích Ngọc

1

SVTH:Nguyễn Văn Định


Thiết kế nhà máy sản xuất malt vàng

CHƯƠNG 1 : LẬP LUẬN KINH TẾ
1.1. Sự cần thiết của việc đầu tư
Hiện nay nhà máy bia có ở khắp các nơi trên cả nước và ngày càng mở rộng và
tăng năng suất do thị trường tăng mạnh. Mà nguồn nguyên liệu chính của ngành

công nghiệp này là malt. Nhưng hiện nay, với điều kiện khí hậu như nước ta không
thích hợp với việc trồng đại mạch, mà nguồn đại mạch chủ yếu được trồng ở các
nước Tây Âu. Do vậy nguồn nguyên liệu malt cho các nhà máy bia chủ yếu là phải
nhập từ nước ngoài về với giá cao. Để giảm bớt chi phí cho các nhà máy bia thì việc
xây dựng các nhà máy sản xuất malt là rất thiết thực.
Ngoài ra, việc xây dựng nhà máy sản xuất malt còn mang lại nhiều ý nghĩa
kinh tế như:
- Tăng ngân sách cho nhà nước.
- Giải quyết việc làm cho người lao động, giảm thiểu tệ nạn xã hội.
Với việc khảo sát nghiên cứu khả năng cung cấp nguyên liệu đại mạch và đầu
ra của malt thành phẩm, cùng với tính đến các yếu tố ảnh hưởng đến việc lắp đặt thi
công, sự hoạt động của nhà máy với khả năng thu hồi vốn, lãi, tính đến nguồn công
nhân kĩ thuật…Tôi quyết định chọn vị trí đặt nhà máy tại khu công nghiệp Hoà
Khánh, Đà Nẵng.
1.2. Cở sở thiết kế
1.2.1. Đặc điểm tự nhiên
Đà Nẵng là trung tâm của miền Trung với hướng gió chủ đạo là Đông Nam,
tốc độ gió trung bình là 3 - 4m/s, nhiệt độ tháng nóng nhất trong năm là 37 oC, độ
ẩm tương đối là 77%.
1.2.2. Nguồn cung cấp nguyên liệu
Nguồn nguyên liệu cung cấp cho nhà máy là đại mạch nhập từ các nước trồng
nhiều lúa mạch là Nga (22,6 triệu tấn năm 2003), Ucraina (8,7 triệu tấn), Canada
(12,3 triệu tấn), Đức (13 triệu tấn), Pháp (10 triệu tấn). [11]
1.2.3. Nguồn điện
Nhà máy sử dụng điện để vận hành các thiết bị công nghệ, dùng cho thiết bị
văn phòng, các thiết bị chiếu sáng…

GVHD:Th.S Phan Thị Bích Ngọc

2

SVTH:Nguyễn Văn Định


Thiết kế nhà máy sản xuất malt vàng
Nguồn điện cung cấp cho nhà máy lấy từ lưới điện quốc gia thông qua trạm
biến áp của khu vực (từ 500KW còn 220/380V).
Ngoài ra, để đảm bảo cho nhà máy hoạt động liên tục và chủ động, nhà máy
lắp đặt thêm một máy phát điện dự phòng.
1.2.4. Nguồn cung cấp nhiên liệu
Nhà máy nhập nhiên liệu cần cho sản xuất tại các công ty xăng dầu gần đó.
Nguồn nhiên liệu cần cho nhà máy như: dầu DO, FO, xăng, nhớt, để cung cấp cho
lò hơi, vận hành ôtô…
1.2.5. Nguồn cung cấp nước
Vì là nhà máy thực phẩm, nên nhà máy sản xuất malt có nhu cầu về nước sản
xuất, sinh hoạt, cung cấp cho lò hơi là rất cần thiết. Nước cung cấp qua hệ thống
nước công cộng được xử lý theo tiêu chuẩn của nhà máy trước khi đưa vào sử dụng.
1.2.6. Nguồn cung cấp hơi
Trong nhà máy, hơi được sử dụng để sấy malt và do hệ thống các thiết bị lò
hơi riêng của nhà máy cung cấp. Nhiên liệu dùng cho lò hơi là dầu FO.
1.2.7. Thoát nước
Nhà máy đặt gần biển nên rất thuận lợi cho việc cung cấp nước và thoát nước.
Hệ thống thoát nước của nhà máy phải đảm bảo thoát nước tốt, không ứ đọng để
không ảnh hưởng đến công trình.
Nhờ những điều kiện trên mà vấn đề ô nhiễm môi trường phần nào được khắc
phục và không đáng ngại lắm. Toàn bộ nước thải của nhà máy được qua hệ thống
xử lý nước thải rồi thoát xuống biển.
1.2.8. Nguồn nhân lực
Nhà máy tổ chức tuyển nhân viên, cán bộ kĩ thuật từ các trường đại học như
đại học bách khoa, đại học kinh tế ... và công nhân ở các tỉnh lân cận. Nhưng tập

trung chủ yếu là nguồn nhân lực tại chỗ, và các tỉnh lân cận. Đây chính là nguồn
nhân lực chủ yếu góp phần nâng cao năng suất đem lại hiệu quả kinh tế cao cho nhà
máy.
1.2.9. Tiêu thụ sản phẩm

GVHD:Th.S Phan Thị Bích Ngọc

3

SVTH:Nguyễn Văn Định


Thiết kế nhà máy sản xuất malt vàng
Sản phẩm cung cấp cho các nhà máy bia trên đất nước Việt Nam như các nhà
máy bia Foxter, VBL Quảng Nam, Huda Huế ...và cung cấp cho các công ty nước
ngoài theo đơn đặt hàng.
1.2.10. Giao thông vận tải
Đà Nẵng nằm tại trung tâm miền Trung có đường quốc lộ 1A đi qua, thuận tiện
cho ôtô, tàu hoả và còn có nhiều bến cảng thuận lợi cho đường thuỷ. Hơn nữa, ở Đà
Nẵng có "dải hành lang" ven biển với cùng với hệ thống đường bộ: quốc lộ 1A,
đường sắt liên kết chạy từ Bắc vào Nam, đồng thời còn có sân bay quốc tế thuận
tiện cho việc quan hệ hợp tác nguồn nguyên liệu.
Điều này thuận lợi cho vận chuyển nguyên liệu đại mạch và sản phẩm malt
đem đi bán.
Tổng hợp những điều kiện trên, tôi thấy việc xây dựng nhà máy sản xuất
malt ở khu công nghiệp Hòa Khánh là hợp lý và kinh tế. [7-Tr17]

GVHD:Th.S Phan Thị Bích Ngọc

4

SVTH:Nguyễn Văn Định


Thiết kế nhà máy sản xuất malt vàng

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN
2.1 Malt thành phẩm
2.1.1 Khái niệm
Malt là sản phẩm được chế biến từ các loại hạt ngũ cốc như: Đại mạch, tiểu
mạch, ngô, thóc,… cho nảy mầm trong điều kiện nhân tạo và sấy đến độ ẩm nhất
định trong điều kiện thích hợp.
Malt là một loại bán thành phẩm 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 axit amin,
chất khoáng, các vitamin và đặc biệt là hệ enzim phong phú, chủ yếu là proteaza và
amylaza
2.1.2 Các chỉ tiêu chất lượng của malt
- Phải sạch, có mùi thơm đặc trưng của malt, có vị ngọt, màu vàng sáng đều.
Không có mùi vị lạ, không mốc và không hôi khói. Yêu cầu kích thước của các hạt
malt phải đều và đạt quy định. Độ chiết của malt 75  82 %. Thời gian đường hóa
từ 10 35 phút phụ thuộc vào loại malt
- Thành phần hóa học của malt phải đảm bảo theo yêu cầu.Trong malt phải
chứa các hệ enzim thủy phân như amylaza, proteaza, phitaza, xitaza ...[5-Tr65]
2.2 Nguyên liệu
Cây đại mạch là cây thân thảo, họ lúa (Poaceae). Cây đẻ nhánh khoẻ, hạt có
râu dài. Có nhiều loại hình bông: bông hai hàng, bốn hàng, sáu hàng hạt. Cây trồng
lấy hạt làm thức ăn cho người, gia súc, sản xuất rượu bia. Có nguồn gốc từ Iran,
chịu rét khoẻ, được trồng nhiều ở vùng ôn đới. [10]
Có hai loại đại mạch, đại mạch hai hàng và đại mạch đa hàng. Đại mạch hai
hàng được dùng chủ yếu cho công nghiệp sản xuất bia. Dấu hiệu đặc trưng của

chúng là hình dáng của hạt rất cân đối.

GVHD:Th.S Phan Thị Bích Ngọc

5

SVTH:Nguyễn Văn Định


Thiết kế nhà máy sản xuất malt vàng

Hình 2.1 Đại mạch đa hàng và 2 hàng. [12]
2.2.1 Cấu trúc hạt đại mạch

Hình 2.2 Cấu trúc hạt đại mạch. [4-Tr34]

GVHD:Th.S Phan Thị Bích Ngọc

6

SVTH:Nguyễn Văn Định


Thiết kế nhà máy sản xuất malt vàng
1- Lớp alơrông

7- Phôi lá

2- Nội nhũ

8- Phôi thân

3- Tế bào trống

9- Phôi rễ

4- Lớp biểu mô

10- Rễ

5- Ngù

11- Vỏ hạt

6- Mầm
+ Vỏ
Hầu hết hạt của các loại đại 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
có thành rất dày, lớp trong thì trong suốt. Lớp vỏ hạt có vai trò như một màng bán
thấm: chỉ cho nước thấm vào bên trong hạt đồng thời giữ các chất hòa tan trong hạt
không cho thấm ra ngoài.

Lớp vỏ quả và vỏ hạt liên kết chặt chẽ hơn nhiều so với liên kết giữa chúng
và lớp vỏ trấu.
Trọng lượng của vỏ chiếm từ 10,5 - 13% trọng lượng của hạt, nhưng không
có giá trị dinh dưỡng. [3–Tr9]
+ 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.

GVHD:Th.S Phan Thị Bích Ngọc

7

SVTH:Nguyễn Văn Định


Thiết kế nhà máy sản xuất malt vàng
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, cenllulose, chất
béo, tro và đường.
Nội nhũ chiếm phần lớn trọng lượng của hạt, hầu hết chất dinh dưỡng tập
trung tại đây. [3–Tr10]
+ 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 sản xuất
malt.
Quá trình chế biến hạt đại mạch để trở thành malt được dựa vào nền tảng trên
sự nảy mầm của hạt. Giai đoạn này chủ yếu xảy ra sự hoạt hóa và tích lũy hoạt lực
của enzyme trong hạt.
Phôi nằm ở dưới, gần đế của hạt bao gồm phôi lá, phôi rễ và ở giữa là phôi

thân.
Tiếp giáp giữa phôi và nội nhũ là gù. Gù là màng bán thấm, nó chỉ cho phép
các chất hoà tan từ nội nhũ thấm qua để chuyển về phôi và nước từ phôi đi vào nội
nhũ.
Phôi chiếm tỷ lệ không đáng kể so với trọng lượng của hạt. Trong quá trình
chế biến, các thành phần trong phôi hoà tan rất ít vào dịch đường. Trong 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 xuất enzyme, nếu thiếu nó
thì cơ sở lí thuyết của quá trình sản xuất malt coi như sụp đổ. [3–Tr11]
2.2.2 Thành phần hóa học của đại mạch
Gồm những thành phần chính sau:
2.2.2.1 Nước
Thủy phần của hạt có ảnh hưởng lớn đến quá trình vận chuyển và bảo quản
hạt. Hàm ẩm cao sẽ kích thích quá trình hô hấp và tự bốc nóng của hạt. Hai quá
trình này là nhân tố quan trọng nhất làm hao tổn chất khô.
Thủy phần cao quá mức cho phép sẽ tạo điều kiện cho vi sinh vật phát triển,
cũng như tăng chi phí vận tải. Hàm ẩm tối đa cho phép khi đưa vào bảo quản là
13%. [3–Tr12]
GVHD:Th.S Phan Thị Bích Ngọc

8

SVTH:Nguyễn Văn Định


Thiết kế nhà máy sản xuất malt vàng
2.2.2.2 Gluxit
Gluxit chiếm 1 tỉ trọng lớn trong hạt đại mạch và bao gồm các nhóm sau:
+ Tinh bột
Tinh bột là cấu tử chiếm vị trí số một về khối lượng cũng như về ý nghĩa đối

với công nghệ sản xuất bia. Hơn một nửa khối lượng chất khô của đại mạch là tinh
bột.
Tinh bột được phân bố chủ yếu ở nội nhũ và một phần rất ít ở phôi. Chúng tồn
tại dưới dạng những khối lập thể có kích thước bé, ta quen gọi là "hạt tinh bột".
Trong công nghệ sản xuất malt thì tinh bột có chức năng là nguồn thức ăn dự
trữ cho phôi
+ Xelluloza
Xenlluloza của hạt đại mạch được phân bố chủ yếu ở lớp vỏ trấu và chiếm
khoản 20% chất khô của vỏ.
Xelluloza không tan trong nước, hầu như không thay đổi về thành phần và cấu
trúc trong tiến trình công nghệ sản xuất malt và bia
+ Hemixelluloza
Là thành phần chủ yếu cấu tạo nên thành tế bào. Hemixelluloza là một phức
hệ bao gồm pentozan, hexozan và axit uronic.
+ Các hợp chất pectin và các chất dạng keo
Các chất này có bản chất là hidratcacbon, cho nên khi bị thuỷ phân sẽ cho sản
phẩm là các đường đơn galactoza và xitoza.
Các hợp chất pectin phân bố ở thành tế bào để tạo ra màng trung gian. Trong
hợp chất pectin chiếm nhiều nhất về khối lượng phải kể đến protopectin.
Sự tồn tại của các hợp chất pectin và các chất dạng keo trong dịch đường mang
tính chất hai mặt. Mặt tiêu cực là làm cho dịch có độ nhớt cao, khó lọc. Còn mặt
tích cực là tạo cho bia có vị đậm đà, tăng khả năng tạo và giữ bọt của sản phẩm.
+ Saccharid thấp phân tử
Saccharid trong hạt đại mạch chủ yếu là một số đường đơn và đường kép, cấu
tử chiếm nhiều nhất trong nhóm này là saccharoza, đạt tới 1,8% chất khô của hạt,
nó phân bố rất nhiều trong phôi, chiếm đến 5,5% trọng lượng phôi. Có vai trò quan
trọng trong phát triển phôi. [3–Tr12,13,14,15]
GVHD:Th.S Phan Thị Bích Ngọc

9

SVTH:Nguyễn Văn Định


Thiết kế nhà máy sản xuất malt vàng
2.2.2.3. Các hợp chất chứa nitơ
Hàm lượng các chất chứa nitơ trong đại mạch khoảng 9-11% so với lượng
chất khô của hạt. Phần lớn các hợp chất này tồn tại dưới dạng cao phân tử gọi là
prtotit, còn một phần nhỏ tồn tại dạng thấp phân tử dễ hoà tan, có tính chất khác với
nhóm cao phân tử và được gọi là các hợp chất nitơ phi protit.
Các hợp chất này quyết định chất lượng của sản phẩm cuối cùng.
Khu vực phân bố của protit ở trong hạt là lớp alơron và phôi, một phần rất
nhỏ ở lớp tế bào quanh nội nhũ.
Protit trong đại mạch được chia thành hai nhóm:
+ Protit đơn giản hay protein.
+ Protit phức tạp hay proteid.
+ Các hợp chất chứa nitơ phi protit
Đại diện tiêu biểu của nhóm này là albumoza, pepton, peptid và axit amin.
2.2.2.4 Polyphenol và chất đắng
Polyphenol trong hạt tập trung chủ yếu ở lớp vỏ. Phần lớn những hợp chất hoà
tan được và tồn tại trong bia đều là những dẫn xuất catechin, chúng thuộc nhóm
flavonid.
Chất chát và chất đắng có trong đại mạch thuộc nhóm lipoit, chúng gây ra vị
đắng khó chịu cho bia.
2.2.2.5. Fitin
Fitin là muối đồng thời của canxi và magiê với axit inozit-phosphoric
C6H6O6(H2PO3)6, chúng tập trung chủ yếu ở vỏ và chiếm đến 0,9% chất khô của vỏ.
Khi bị thủy phân sẽ tạo thành inozit và axit phosphoric.
2.2.2.6. Vitamin
Đại mạch chứa các loại vitamin B1, B2, B6, C, PP2, tiền vitamin A, E, axit

pantotenic, biotin, axit polievic và nhiều dẫn xuất vitamin khác. Tuy hàm lượng ít
nhưng nó đóng vai trò quan trọng trong công nghệ sản xuất malt, vì chúng là nhân
tố điều hòa sinh trưởng của mầm.
2.2.2.7 Chất khoáng
Trong đại mạch bao gồm các chất khoáng sau: SiO2, MgO, CaO, Na2O, SO3,
Fe2O3. Các chất khoáng của đại mạch đóng vai trò quan trọng trong quá trình sản
GVHD:Th.S Phan Thị Bích Ngọc

10

SVTH:Nguyễn Văn Định


Thiết kế nhà máy sản xuất malt vàng
xuất malt và bia. Đặc biệt là nguyên tố photpho, vì nó đóng vai trò chủ yếu trong
việc hình thành hệ thống đệm của dịch đường.
2.2.2.8. Chất béo và lipoid
Hàm lượng chất béo và lipoid trong hạt đại mạch dao động trong khoảng 2,53% lượng chất khô của hạt. Chúng tập trung chủ yếu phôi và alơron, chúng là loại
dầu béo màu vàng cafê nhạt, có mùi thơm rất nhẹ và dễ chịu, chỉ số axit khoảng 16,
chỉ số xà phòng là 181, chỉ số iôt là 125.
Ở giai đoạn ươm mầm, một phần chất béo và lipoid bị thủy phân bởi enzim
lipaza.
2.2.2.9. Enzim
Enzim là những hợp chất hữu cơ, có hoạt tính sinh học rất cao, có cấu tạo phân
tử rất phức tạp và giữ vai trò đặc biệt quan trọng trong công nghệ sản xuất bia.
Trong hạt đại mạch, chứa một lượng enzim rất phong phú, và chúng được phân
thành hai nhóm: hydrolaza và decmolaza.
+ Hydrolaza:
Phụ thuộc vào cơ chất bị thuỷ phân, các enzim xúc tác được chia thành các
phân nhóm: cacbohydraza, proteaza và esteraza.

- Cacbohydraza:
Nhóm enzim này thủy phân gluxit cao phân tử thành các sản phẩm thấp phân
tử hơn. Trong nhóm này có hai nhóm nhỏ: Polyaza và hexozidaza.
- Proteaza
Những enzim này thủy phân protein thành các sản phẩm trung gian và cuối
cùng là axit amin và amoniac.
- Esteraza:
Nhóm enzim 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.
+ Decmolaza( enzim oxi hoá khử ):
Nhóm enzim này xúc tác phản ứng oxi hoá khử của quá trình hô hấp và phân
giải yếm khí gluxit, nghĩa là chúng tham gia trực tiếp vào quá trình trao đổi chất
của tế bào.
GVHD:Th.S Phan Thị Bích Ngọc

11

SVTH:Nguyễn Văn Định


Thiết kế nhà máy sản xuất malt vàng
Đại diện tiêu biểu trong nhóm enzim này là: dehyraza, oxydaza và catalaza.
[3–Tr16,17,18]
2.3 Chất hỗ trợ kĩ thuật
2.3.1 Nước
Trong nhà máy sản xuất malt, nước được sử dụng trong nhiều mục đích khác
nhau như là dùng để rửa, ngâm hạt đại mạch, hay dùng để vệ sinh thiết bị, nhà
xưởng…Do đó nhu cầu về nước dùng trong nhà máy là rất nhiều.
Trong nhà máy sản xuất malt nước sử dụng cần có các tiêu chuẩn như sau:

Nước trong suốt, không có mùi và vị lạ, không có vi sinh vật gây bệnh.
2.3.2 Chất sát trùng
Để rửa hạt người ta sử dụng các thiết bị rửa chuyên dụng. Nước dùng để rửa
hạt phải đảm bảo các chỉ tiêu về hóa học và sinh học. Để sạch hơn người ta có thể
dùng 1 số hóa chất như NaOH – 0,35kg/m 3; nước Na2CO3 0,9kg/m3; CaO –
1,3kg/m3 ...
Để sát trùng hạt người ta cũng có thể dùng nhiều chất khác nhau như formalin,
H2O2, KMnO4, Ca(OH)2 ... Tuy nhiên, khi sử dụng các chất sát trùng cần chọn
những chất không gây ảnh hưởng đến quá trình ươm mầm cũng như chất lượng của
malt thành phẩm. [5–Tr50]
2.4 Một số quá trình sinh hóa quan trọng xảy ra trong sản xuất malt
Trong quá trình sản xuất malt có 1 số quá trình làm thay đổi tính chất lý hóa
của hạt như:
2.4.1 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
đại mạch khô thành malt. Một điều kiện tiên quyết để các quá trình phát sinh và tiến
triển 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
GVHD:Th.S Phan Thị Bích Ngọc

12

SVTH:Nguyễn Văn Định

Thiết kế nhà máy sản xuất malt vàng
- Sự hòa tan các hợp chất thấp phân tử trong nội nhủ 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. [3–Tr80,81]
2.4.2. Các quá trình xảy ra khi ươm mầm
- 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 sẳn trong hạt hoặc mới được hình
thành khi nảy mầm như xitase, proteinase, pectinase… thành tế bào bị thủy phân.
- Sự hoạt hóa các enzyme:
Trong quá trình nảy mầm, các enzyme có sẳn trong hạt được giải phóng và
hoạt hóa, đồng thời có một số enzyme mới được tạo thành và tích lũy. Vì thế, sau
khi nảy mầm số lượng và hoạt lực của các enzyme tăng lên rất nhiều.
+ Amylase: là một nhóm bao gồm ba enzyme


α-amylase: 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.


β-amylase: nó có trong hạt đại mạch ở cả dạng liên kết và dạng tự do. Trong

thời 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 - 14 oC, hoạt lực β-amylase đạt
cực đại sau 11 - 12 ngày đêm.


Amylophosphatase: Đại mạch khô không chứa amylophosphatase tự do. Nó

xuất hiện vào ngày thứ hai trong chu kỳ ươm mầm và đạt được hoạt độ cực đại sau
8 ngày đêm.
+ Protease: Trong đại mạch protease tồn tại hai nhóm nhỏ là proteinase và
peptidase.
GVHD:Th.S Phan Thị Bích Ngọc

13

SVTH:Nguyễn Văn Định


Thiết kế nhà máy sản xuất malt vàng
+ Sitase: Là nhóm bao gồm hai enzyme là sitoclactase và sitolase. Nhóm
enzyme này thủy phân hemicellulose và các chất dạng keo thành các hợp chất trung
gian và sau đó thành các đường đơn pentose, hexose và các sản phẩm khác. Ở giai
đoạn ươm mầm hoạt lực của chúng tăng lên nhiều lần.
+ Esterase: Là những enzyme xúc tác quá trình phân cắt các mối liên kết
este của các hợp chất hữu cơ. Quan trọng nhất đối với công nghệ sản xuất malt là
nhóm enzyme phosphatase
- 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.

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 tế bào.
- Sự thay đổi thành phần hóa học 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. [3–Tr99,100]
2.4.3 Các quá trình xảy ra trong khi sấy malt
Phụ thuộc vào bản chất của quá trình chuyển hóa trong từng thời điểm, quá
trình sấy 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%. điểm của giai đoạn này là rễ và lá mầm vẫn phát triển. Vì
độ ẩm và nhiệt độ thích hợp nên quá trình này diễn ra với cường độ khá mạnh.
- Pha enzyme: Giai đoạn này nằm trong khoảng 45 - 70 oC và hàm ẩm còn
10%. Hoạt động sống của hạt bị ức chế rất mạnh, sự phát triển của rễ và lá mầm bị
ngừng lại, nhưng hoạt động của hệ enzyme thủy phân vẫn tiếp tục diễn ra. Kết quả
trong hạt tích lũy thêm một lượng chất chiết hòa tan. Ở pha này, nếu tốc độ tách ẩm
càng nhanh thì tốc độ các quá trình sinh hóa và quá trình enzyme càng chậm.

GVHD:Th.S Phan Thị Bích Ngọc

14

SVTH:Nguyễn Văn Định


Thiết kế nhà máy sản xuất malt vàng
- 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. Khi nhiệt độ tăng quá 75oC, các

quá trình enzyme sẽ đình chỉ hoạt động. Sự tạo thành các hợp chất cho màu và cho
hương có thể xảy ra ở vùng nhiệt từ 60 - 85 oC. Các chất này được tạo thành do phản
ứng melanoidin, caramen và một số phản ứng khác. [3–Tr178]

GVHD:Th.S Phan Thị Bích Ngọc

15

SVTH:Nguyễn Văn Định


Thiết kế nhà máy sản xuất malt vàng

CHƯƠNG 3: DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ
3.1 Dây chuyền công nghệ sản xuất malt vàng
Đại mạch (w  13%)

Làm sạch

Tạp chất

Rửa và sát trùng

Chất sát trùng

H2O

Khí nén
H2O

Ngâm (w = 4547%)

Ươm mầm (w = 43 45%; t= 7 ngày)

Khí nén

Khí điều hòa

Sấy malt (w  3,5%)

Tách mầm rễ

Mầm, rễ

Bảo quản

Malt thành phẩm

GVHD:Th.S Phan Thị Bích Ngọc

16

SVTH:Nguyễn Văn Định


Thiết kế nhà máy sản xuất malt vàng
3.2 Thuyết minh
3.2.1 Hạt đại mạch
Đại mạch gồm nhiều loại. Trong công nghệ sản xuất malt người ta chủ yếu
dùng đaị mạch 2 hàng, bông đứng và rất quan tâm tới thành phần hóa học của

chúng. [5-Tr 48]
Người ta nhập hạt đại mạch loại 1 và 2 để sản xuất malt.
- Loại 1: tốt nhất có bề dầy hạt lớn hơn 2,5 mm
- Loại 2: có bề dầy hạt từ: 2,2 tới 2,5 mm
Người ta nhập đại mạch về vận chuyển vào kho và chuyển lên các xilô bảo
quản chờ chế biến
3.2.2 Làm sạch
3.2.2.1 Mục đích
Trong quá trình thu hoạch, vận chuyển cũng như bảo quản có nhiều tạp chất
vô cơ (đất, đá, sỏi, sạn...) và hữu cơ (hạt cỏ dại, xác côn trùng...) có thể rơi vào khối
hạt. Do đó, để tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình sản xuất và để cho sản phẩm đạt
chất lượng cao, đại mạch cần phải làm sạch tạp chất trước khi đưa vào quy trình sản
xuất. [3-Tr 48]
3.2.2.2 Cách tiến hành
+Quạt sàng
Quạt sàng dùng để loại bỏ hạt bụi, thóc lép, rơm rạ, các tạp chất nhẹ, đá sỏi
và nhiều tạp chất khác có trong khối hạt.
Bộ phận làm việc của quạt sàng bao gồm một vít tải để chuyển hạt đến quạt,
quạt hút, và hệ thống sàng rung.
Đại mạch được vít tải đổ vào quạt qua phễu, con quay điều chỉnh lượng hạt
đổ xuống sàng thứ nhất. Sàng này bé nhất trong ba sàng của quạt và nằm hơi
nghiêng so với hai sàng kia, nó sẽ giữ lại các tạp chất lớn như đá, sỏi, rơm… sau đó
chảy xuống theo phễu và ra ngoài. Hệ thống quạt hút sẽ loại được các tạp chất nhẹ
như bụi, cỏ, lá, cọng rơm bé… theo đường ống vào xyclon.
Hạt qua sàng thứ nhất được đổ xuống sàng thứ hai. Sàng thứ hai sẽ giữ lại
các tạp chất lớn. Qua sàng thứ hai, hạt đổ xuống sàng thứ ba. Sàng này sẽ giữ lại đại
mạch và cho qua cát, sỏi, và các tạp chất có kích thước bé.
GVHD:Th.S Phan Thị Bích Ngọc

17

SVTH:Nguyễn Văn Định


Thiết kế nhà máy sản xuất malt vàng
Đại mạch đã được làm sạch sơ bộ được thu gom bằng một kênh riêng, ở đó
chúng sẽ được thổi bằng luồng không khí mạnh, bụi và rác nhỏ còn sót trong khối
hạt sẽ được loại trừ hết. [3-Tr 52,53]
+ Thiết bị làm sạch bằng từ tính:
Máy làm sạch bằng từ tính sẽ loại trừ các mạt sắt ra khỏi khối hạt. Bộ phận
chủ yếu của thiết bị là thanh nam châm vĩnh cửu. Dòng của khối hạt đổ xuống mặt
nghiêng được điều chỉnh bằng một van hãm. Khi đi qua mặt phẳng nghiêng tất cả
các vật có từ tính đều bị giữ lại, còn đại mạch rơi xuống phễu và chuyển ra ngoài.
Chiều dày của lớp hạt trượt trên mặt phẳng nghiêng tối đa là 5mm và tốc độ dài của
chúng là 0,5m/s. [3-Tr 53]
3.2.3 Ngâm và rửa hạt
3.2.3.1 Mục đích rửa hạt
-Loại bỏ những hạt lép, hạt không đạt tiêu chuẩn, các tạp chất, các mẫu hạt
gãy, 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 lợi
cho các quá trình công nghệ tiếp theo.
Chất sát trùng sử dụng trong nhà máy là formalin, cứ 1 tấn đại mạch thì cần 11,5 kg formalin. [5-Tr12]
3.2.3.2 Mục đích ngâm hạt
Hạt trước khi ngâm có độ ẩm  13%. Lượng nước này trong hạt phân bố ở tế
bào, có nhiệm vụ liên kết các phân tử dạng keo, chúng không thể dịch chuyển từ tế
bào này sang tế bào khác – tức là chúng không tham gia vào quá trình chuyển đổi
năng lượng. Lượng nước này gọi là nước liên kết. Với hàm ẩm thấp như vậy chúng
không đủ khả năng hoạt hóa phôi để phát triển thành cây non vì vậy chúng cần hút
thêm 1 lượng nước nhờ vào quá trình ngâm hạt. Vì vậy mục đích chính của quá

trình ngâm là tăng hàm ẩm hạt lên tới 45%. [5–Tr51]
3.2.3.3 Cách tiến hành
+ Chọn thiết bị

GVHD:Th.S Phan Thị Bích Ngọc

18

SVTH:Nguyễn Văn Định


Thiết kế nhà máy sản xuất malt vàng

Hình 3.1 Thiết bị ngâm và rửa hạt. [6-15]
+Cấu tạo:
1- Cửa tháo hạt

6- Cửa tháo hạt lép và tạp chất nổi

2- Lưới chắn hạt

7- Ống thổi khí nén

3- Ống sục không khí nén

8- Ống dẫn nước

4- Ống trung tâm

8a- Dẫn nước sạch

5- Ống phân phối hạt

8b- Dẫn nước bẩn

+ Chọn phương pháp ngâm hoán vị nước không khí:
Đặc trưng của phương pháp này là hạt lúc được ngâm trong nước lúc được
ngâm trong không khí. Mỗi chu kì kéo dài từ 3 đến 6 giờ phụ thuộc vào dạng hạt và
những yếu tố khác có ảnh hưởng tới tốc độ ngâm. Trong quá trình ngâm có thổi khí
nén vào trong khối hạt.Ta tiến hành ngâm với nhiệt độ nước ngâm dao động 1517oC. Độ ẩm của hạt sau khi ngâm là 43-45%. Thời gian ngâm là 48h và thay nước
5 lần. [3-Tr89,90]
+Tiến hành:
Đầu tiên cho nước vào thiết bị thông qua ống số (8), hỗn hợp hạt được cho
vào ống trung tâm (4). Khí nén theo ống (7) vào ống trung tâm làm cho tỷ trọng của
GVHD:Th.S Phan Thị Bích Ngọc

19

SVTH:Nguyễn Văn Định


Thiết kế nhà máy sản xuất malt vàng
hỗn hợp hạt – nước trong ống nhỏ hơn ngoài ống. Do đó hỗn hợp hạt – nước trong
ống (4) đi lên phía trên rồi theo 2 ống (5) phân phối trên bề mặt thiết bị. Hỗn hợp
hạt – nước đi bên ngoài ống đi xuống phía dưới rồi lại theo ống (4) đi lên phía trên.
Cứ như thế hạt sẽ được đảo trộn để rửa sạch. Lưới chắn (2) dùng giữ hạt khi muốn
tháo nước ra khỏi thiết bị mà không cần tháo hạt. Còn hệ thống ống (3) dùng để
cung cấp không khí cho hạt trong quá trình ngâm. [6-Tr16]
3.2.5 Ươm mầm
3.2.5.1 Mục đích

- Giải phóng và tích lũy các hệ enzim thủy phân
- Tạo điều kiện để các hệ enzim thủy phân 1 phần các chất có trong hạt từ
dạng phức tạp sang đơn giản. [5-Tr56]
3.2.5.2 Thực hiện
+ Cấu tạo
1- Thiết bị ngâm hạt

4- Máy đảo malt kiểu

2- Mặt bằng lấp đầy

5- Vít tải chuyển malt tươi vào lò sấy

3- Mặt bằng trống

6- Không khí đã xử lý

Hình 3.3 Thiết bị ươm mầm kiểu luống di động. [3-Tr151]
+ Tiến hành:
- Đại mạch ướt từ thùng ngâm được tự chảy xuống vùng bán nhật đầu tiên và
dàn thành lớp dày khoảng 0,8m. Sau nửa ngày ươm, nhờ máy đảo, lô hạt này được
chuyển sang vùng bán nhật thứ hai và thay vào vị trí đó là lô hạt ướt khác. Sau 7
ngày quá trình ươm kết thúc, và khi đó tất cả các vùng bán nhật đã được lấp đầy,
còn lô đầu tiên biến thành malt, được đưa qua vít tải để đẩy sang lò sấy
GVHD:Th.S Phan Thị Bích Ngọc

20

SVTH:Nguyễn Văn Định

Thiết kế nhà máy sản xuất malt vàng
- Thiết bị ươm là một catset, dài 40-50m, rộng 3-4m. Diện tích của nó được
tính đủ cho 7 ngày ươm và được chia thành 7 ngăn, tức 14 vùng bán nhật. Mỗi vùng
bán nhật có một chế độ công nghệ riêng.
- Nhiệt độ trong những ngày đầu ươm mầm là khoảng 15-18 oC, trong những
ngày sau tăng lên 20oC. Độ ẩm của hạt sau khi ươm là 43-44%. [3–Tr150]
3.2.6 Sấy malt
3.2.6.1 Mục đích
- Đưa malt về độ ẩm bảo quản được
- Tạo cho malt có chứa các chất sinh màu, sinh mùi thích hợp cho công nghệ
bia. [5-Tr61]
3.2.6.2 Tiến hành
+ Thiết bị sấy
+ Cấu tạo
1- Cửa đổ malt tươi

12- Mương dẫn khí nóng

2- Camera sấy sơ bộ

13- Khoang chứa malt khô

3, 4- Mương thông gió

14- Trục cánh khế

5- Khoang chứa tạm

15- Máng chứa malt

6- Mương dẫn không khí bẩn

16- Vít tải

7, 8- Camera khí nóng

17- Calorifer

9- Lưới chứa malt

18, 19, 20- Quạt gió

10, 11- Mương dẫn khí bổ sung

GVHD:Th.S Phan Thị Bích Ngọc

21

SVTH:Nguyễn Văn Định


Thiết kế nhà máy sản xuất malt vàng

Hình 3.4 Lò sấy liên tục  CXA-5. [3-Tr196]
+ Tiến hành
Malt tươi được đổ vào lò sấy qua chóp (1) và được sấy sơ bộ ở camera (2).
Sau đó nhờ bộ gạt tự động, malt được đổ xuống đều đặn và liên tục vào khoang
chứa (5) và từ đây xuống hai camera (9). Camera (9) được chia thành bốn vùng sấy
có nhiệt độ và chế độ thông gió khác nhau, được ký hiệu I, II, III, IV từ trên xuống.

Không khí nhờ quạt (18) 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
chứa malt (9). Đường đi của không khí nóng là đường ziczăc. Mỗi lần qua vùng sấy
khác, hướng đi của nó lại đổi chiều. Như vậy, để qua hết các vùng sấy, tác nhân sấy
đổi chiều bốn lần. Ở dưới các vùng sấy, đường ống dẫn không khí lạnh từ ngoài
vào, để điều chỉnh lại nhiệt độ của tác nhân sấy trước lúc thổi vào khu vực sấy đó.
Khi không khí nóng đi hết vùng sấy I, chúng được đưa ra ngoài qua quạt hút (19).
Còn malt sau khi đi hết vùng sấy IV thì được rơi xuống máng (15) và được đưa ra
ngoài bằng vít tải (16). Quạt nén (20) dùng để thổi không khí có nhiệt độ thường
vào khối malt ướt để sấy sơ bộ chúng. Phía dưới của các vùng sấy, có đường ống
(10), (11) dẫn không khí lạnh từ ngoài vào để điều chỉnh lại nhiệt độ của tác nhân
sấy trước lúc thổi vào khu vực sấy đó

GVHD:Th.S Phan Thị Bích Ngọc

22

SVTH:Nguyễn Văn Định


Thiết kế nhà máy sản xuất malt vàng
Nhiệt độ sấy ở vùng I là 50 oC, hàm ẩm của malt hạ xuống 24%. Ở vùng II
nhiệt độ 60-70oC, vùng III,IV nhiệt độ của tác nhân sấy là 85 oC, hàm ẩm giảm còn
3,5%. [3-Tr196,197]

3.2.7 Tách mầm rễ
3.2.7.1 Mục đích
Trong thành phần hoá học của rễ malt chứa nhiều các hợp chất thuộc nhóm
alcaloic. Nếu những hợp chất này tồn tại trong bia sẽ gây ra vị đắng rất khó chịu.
Mặt khác, một số cấu tử trong thành phần hoá học của rễ malt là nguyên nhân tạo

nhiều rượu bậc cao trong quá trình lên men bia. Vì hai lí do này, rễ malt cần phải
loại bỏ. [5-Tr64]
3.2.7.2 Tiến hành
+ Thiết bị: chọn máy đập rễ malt
- Cấu tạo:
1- Malt còn rễ
2- Tang quay mắt sàng
3- Xa quay
4- Quạt gió
5- Malt đã tách rễ
7- Vít tải
8- Rễ malt

GVHD:Th.S Phan Thị Bích Ngọc

23

SVTH:Nguyễn Văn Định


Thiết kế nhà máy sản xuất malt vàng

Hình 3.5 Máy đập rễ malt. [3-Tr109]
+Hoạt động:
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 độ quay cũng nhanh
hơn.

Khi malt khô được đổ vào tang quay (2) nhờ vít tải thì xa quay (3) và tang bắt
đầu quay. Nhờ chuyển động ngược chiều và chuyển động quay của xa quay, cả khối
hạt cũng quay theo. Khi khối hạt quay, chúng tạo ra ma sát và nhờ có bộ phận mái
chèo gạt các lớp hạt cho nên rễ malt bị đứt khỏi hạt một cách dễ dàng. Rễ lọt qua
mắt 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 các
loại vỏ cùng tạp chất nhẹ phát sinh trong thời gian tách mầm rễ, được hút ra ngoài
nhờ quạt hút (4) và đưa đến xyclon để lọc.

GVHD:Th.S Phan Thị Bích Ngọc

24

SVTH:Nguyễn Văn Định


Thiết kế nhà máy sản xuất malt vàng
3.2.8 Bảo quản malt
Malt vừa sấy xong không nên đem xử lý để nấu bia ngay vì lúc đó malt rất
giòn nên đem nghiền sẽ nát nhiều và sau đó rất khó lọc. Đôi khi còn làm cho đường
hóa khó, lên men kém và dễ làm cho bia đục. Để tránh hiện tượng này, malt trước
khi đem vào sản xuất bia phải được bảo quản 34 tuần.
Hoạt lực hệ enzim thuỷ phân chưa ổn định, quá trình đường hoá diễn ra khó
khăn, hiệu suất thu hồi sản phẩm chưa đạt giá trị cao nhất.
Trong thời gian bảo quản, hạt sẽ hút nước đến hàm ẩm 56%. Với hàm ẩm
này, vỏ của hạt sẽ mềm 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 trong lúc 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.
- Chỉ số độ chua định phân tăng.
Trước lúc bảo quản, nhiệt độ của malt cần hạ xuống 200C. [3–Tr210,211]
Malt được bảo quản trong xilo. Sau đó được đóng bao để đưa đi tiêu thụ.

GVHD:Th.S Phan Thị Bích Ngọc

25

SVTH:Nguyễn Văn Định