Thứ Năm, ngày 03 tháng 11 năm 2011

Bài tiểu luận Công nghệ sản xuất bia Quá trình lọc và houblon hóa

1.   Quá trình lọc:
a.         Mục đích:
Lọc là quá trình tách pha lỏng ra khỏi pha rắn tức là tách dịch đường ra khỏi bã, để thu kiệt chất hòa tan từ bã sang dịch đường.
Quá trình lọc dịch đường gồm 2 giai đoạn: lọc dịch đường và rửa bã.
Rửa bã nhằm mục đích thu hồi các chất còn sót lại trong bã.

b.        Các biến đổi:
Những phần tử nặng nhất và những hạt tấm có kích thước lớn sẽ kết lắng đầu tiên và tạo thành lớp mỏng trên đáy sàng gọi là lớp bùn dưới. Kết lắng tiếp theo là phần tử chính của pha rắn, gồm chủ yếu là vỏ trấu và các phần tử nhẹ hơn kích thước lớn, tạo thành lớp kết lắng rất dày là bộ phận chính của  lớp  lọc phụ. Cuối cùng là một lớp kết lắng mỏng gồm các phần tử nhẹ nhất kích thước bé nhất gọi là lớp bùn trên. Và phía trên lớp lọc phụ là pha lỏng (dịch đường).
c.        Quá trình lọc:
Diễn ra theo 2 bước:
-         Lọc hỗn hợp thủy phân thu được nước nha đầu.
-         Dùng nước nóng rửa bã lọc thu được nước nha cuối.
Để tăng quá trình khuếch tán các chất vào dung dịch lớp bã cần được khuấy trộn cho xốp và dùng nước nóng từ 75-780C để rửa. Không nên dùng nước nóng hơn để rửa bã, ví nước nóng sẽ làm vỡ hoạt hóa của enzyme amylase và các tinh bột sót được hồ hóa nhưng không được đường hóa, kết quả làm cho dịch lên men bị đục và bia cũng đục theo.
             Nước rửa bã sử dụng nhiều lần, sau khi rửa xong  mẻ 01 giữ ở bồn chứa, sau đó  dùng rửa tiếp mẻ 01, 02, 03 lần cho đến khi nước rửa bã đạt yêu cầu thì mới ngưng.
Nước rửa bã lúc đầu phải đạt 830C. Sau rửa bã là 750C.
Yêu cầu dịch đường và cả nước rửa bã sau khi lọc phải trong hoàn toàn, nếu dịch đường bị  đục sẽ làm bia có vị khó chịu và có thể là nguyên nhân làm bia kém trong.
Nước nha đầu thường có hàm lượng chất tan  từ 14%-16% tùy theo tỷ lệ nước và nguyên liệu nấu ban đầu.
Kết thúc rửa bã khi nước rửa bã từ máy lọc ra chỉ còn chứa 1% chất hòa tan. Nếu rửa tiếp thì một số chất đắng và tanin sẽ được trích ly vào trong nước nha làm cho nước nha có mùi vị không bình thường. Ngoài ra còn làm loãng  nước nha ta phải mất thời gian và tốn kém năng lượng cho việc cô đặc đến nồng độ cần thiết.
d.      Các yếu tố ảnh hưởng:
-      Mức độ nghiền malt: malt được nghiền đúng kĩ thuật thì phần bã trấu sẽ tạo ra một lớp trợ lọc xốp. Malt nghiền quá mịn sẽ dẫn đến tình trạng tắc các mao dẫn, giảm tốc độ lọc.
-      Độ nhuyễn của malt: malt có độ nhuyễn kém (mức độ đường hóa không triệt để) chứa nhiều hạt dạng bột và nhiều hạt dạng keo tạo lớp bùn dính trên tấm lọc, giảm tốc độ lọc.
-      Áp suất lọc: áp suất lọc phải điều chỉnh từ từ, vì áp suất quá cao sẽ làm phá vỡ cấu trúc của lớp lọc phụ và làm giảm tốc độ lọc.
-      Độ nhớt: độ nhớt phụ thuộc vào nhiệt độ, nồng độ của dung dịch. Nếu dịch đường chứa nhiều cacbohydrate dạng polyme hoặc các hợp chất keo thì độ nhớt tăng lên đáng kể làm giảm tốc độ lọc.
-      Nhiệt độ: nhiệt độ lọc tăng thì tốc độ lọc cũng tăng do độ nhớt của dịch cháo giảm. Tuy nhiên nếu nhiệt độ quá cao thì sẽ xảy ra hiện tượng biến tính và kết tủa protein tạo thành kết tủa dẻo gây cản trở  cho quá trình lọc. Đồng thời một  số chất đắng, chất chát hòa vào dịch đường gây ảnh hưởng đến chất lượng bia.
-      Cách lắp vải lọc: khi lắp vải lọc không được bịt kín lỗ lọc, vì sẽ làm cho dịch không vào lọc được, gây cản trở cho quá trình lọc. (chỉ đối với thiết bị lọc khung bản)
e.    Thiết bị:
Đối với thiết bị lọc khung bản
      Cấu tạo:
1. Đường dẫn dịch cháo
2. Van dẫn dịch đường
3. Vải lọc
4, 5. Các đường ống dẫn nước rửa bã

                                     Thiết bị lọc khung bản
Khung bản là một dãy gồm chục khung và bản xếp xen kẽ nhau, các bản đều được phủ cả hai mặt bằng hai lớp vải lọc.
Mỗi bản có một van cho dịch đường trong chảy ra, phần trên mỗi khung  có một lỗ tròn thông với khoảng không gian bên trong của khung bằng một khe nhỏ.
Sau khi sắp xếp các khung và bản vào giá đỡ để chuẩn bị lọc thì các lỗ tròn trên khung tạo thành một  khe  chung kéo dài thành đường cho hỗn thủy phân đi vào máy lọc nhờ bơm qua khung rồi chuyển thành các đường hẹp tạo nên bởi hai lớp vải lọc trùm lên các bản, các phần rắn của  hỗn hợp thủy phân được giữ lại giữa các tấm vải lọc, dần dần nén thành khối chặt gọi là hèm.
 Dịch đường chảy xuyên qua vải lọc và theo các rãnh trên bề mặt bản chảy ra đến các van rồi ra ngoài bồn chứa.
Rưả bã và lấy dịch rửa:
Nước rửa 780C được bơm vào theo đường tạo thành phía dưới khung chảy qua vải lọc rồi qua bã trong khung và ra ngoài theo đường trên tấm bản sau đó.
Tháo bã: ngay khi dịch rửa bã chảy ra hết có thể tiến hành tháo bã. Khi tháo rời khung bản, bã rơi xuống máng phía được vít tải đưa vào bồn chứa hèm.
Hiện nay các nhà máy sản xuất bia thường sử dụng thiết bi lọc Lateur
                    
                                              Thiết bị lọc bia Lauter
Nồi lọc Lauter được làm từ thép không gỉ, có dạng hình trụ, đáy phẳng, nắp được nối liền với ống thông hơi có van điều chỉnh và có lớp cách nhiệt bao bên ngoài. Bên trong cách đáy khoảng 10-15 mm có một đáy giả làm bằng đồng, dày khoảng 3.5-4.5 mm, đáy giả gồm nhiều mảnh nhỏ ghép lại hình thành một lớp đáy có rãnh từ 20-30 mm và rộng 0.4-0.7 mm. Đáy giả còn được thiết kế hở một lỗ tròn để tháo bã malt, lỗ này có cửa đóng chặt. Trên đáy chính có nhiều ống nhỏ thu dịch lọc, các đường ống này được phân bố đều trên đáy chính, đường kính ống từ 25-45 mm. Ở bên trong nồi lọc là bộ phận khuấy và cào bã, bộ phận này gắn với trục xoay thẳng đứng nối liền với mô tơ điện. Bộ phận khuấy có nhiều dao, loại hình zíc zắc và có nhiều răng. Trên 2 cánh tay đòn của cánh khuấy là  2 ống dẫn nước có lỗ con tạo nên vòi nước hoa sen, vòi này dùng rửa bã. Trục xoay có thể điều chỉnh các lưỡi dao  cào lên xuống cao thấp tùy giai đoạn trong quá trình lọc.
2.   Quá trình houblon hóa:
a.      Mục đích:
-         Hòa tan các chất đắng, chất thơm, chất chát tạo mùi vị, màu cho bia. Các chất trong hoa sẽ kết hợp với các chất trong dịch đường làm ổn định các thành phần trong bia.
-         Tạo điều kiện cho sự hình thành tủa giữa các protein cao phân tử kém bền vững với tanin.
-         Tạo phản ứng Melanoid.
-         Tiêu diệt các enzyme xúc tác sinh học.
-         Khử trùng dịch lên men ở 1000C.
-         Làm bay một phần hơi nước của dịch lên men.
-         Gia tăng độ màu, acid, tạo thành các chất khử, giảm độ nhớt, tăng độ bền sinh học, khả năng tạo bọt và giữ  bọt.
b.   Tiến trình:
Tất cả các nước nha đầu và nha cuối được bơm vào nồi nấu houblon. Nồi này được chế tạo rộng được gọi là nồi nun sôi khả năng  cấp nhiệt cao hơn nồi thủy phân, tức là bề mặt tiếp xúc giữa dịch thể với hơi nước bão hòa lớn hơn so với nồi thủy phân.
Ở khâu này nước nha được nâng nhiệt nhanh, sôi mạnh, tốc độ bốc hơi có thể  đạt 7-10% mỗi giờ.
Khi bơm dịch đường vào nồi nấu ta cho  cao, viên houblon vào. Đồng thời cho một bao bột trợ lọc vào. Tiến trình cho cao, hoa viên lần 1 này ta phải tiến hành kiểm tra độ balling, nếu như không đạt 130 balling thì phải tăng thời gian đun sôi hoặc giảm bớt lượng nước rửa. Mục đích chính của quá trình houblon hóa lần 1 này là:
-         Trích ly chất đắng, polyphenol, các hợp chất chứa nitơ và các thành phần khác của  hoa houblon vào trong dịch đường.
-         Làm ổn định thành phần của dịch đường, tạo mùi vị cho bia.
-         Làm heo tụ phần lớn protein bất ổn định và các chất không hòa tan khác của dịch đường. Làm thành phần sinh học của  bia được ổn định và tăng độ bền của keo.
-         Vô hoạt toàn bộ hệ thống enzyme và vô trùng dịch đường tạo diều kiện cho quá trình lên men.
-         Tạo màu vàng đặc trưng cho bia do xảy ra phản ứng caramen.
Để cho bia có hương thơm và vị đặc trưng ta cho hoa viên vào nồi đun sôi lần 2  trước 30 phút khi kết thúc quá trình đun sôi. Vì cho vào quá sớm, khi đun sôi thời gian quá lâu làm bay hết hương thơm cuả hoa.
Thời gian đun sôi với hoa houblon kéo dài 90 phút.
Chú ý: khi cho hoa viên vào phải bật cánh  khuấy tránh hiện tượng sôi bùng gây trào dịch ra ngoài.
c.    Các biến đổi:
-         Biến đổi vật lý: nồng độ chất  khô trong dịch đường tăng lên do có một lượng nước đã bốc hơi ở nhiệt  độ cao, do đó thể  tích của dịch đường cũng giảm. Độ nhớt của dịch đường cũng giảm.
-         Biến đổi hóa lý:
                                                    ·           Sự trích ly các cấu tử  hoa houblon: các chất hòa tan trong hoa houblon được trích ly vào dịch đường nấu tạo mùi vị cho bia.
                                                    ·           Sự hình thành hệ keo: polyphenol, chất đắng và các hợp chất nitơ trong hoa houblon là những chất tạo sức căng bề mặt có hoạt tính cao, vì thế chúng có khả năng giữ bọt khí CO2 trên bề mặt  và góp phần tạo bọt cho bia, tăng giá  trị cảm quan. Polyphenol của hoa houblon khi hòa tan vào dịch đường ở nhiệt độ cao sẽ tác dụng với các protein để tạo thành phức chất dạng màng nhầy. Các phức chất này rất dễ kết lắng và khó kết lắng theo các cặn trong dịch đường, do đó tăng độ bền keo và ổn định thành phần hóa sinh của dung dịch đường.
                                                    ·           Sự biến tính của một số protein.
                                                    ·           Sự bốc hơi của nước và của các hợp chất dễ bay hơi (tinh dầu, acid hữu cơ).
-         Biến đổi hóa học:
                                                    ·           Phản ứng đồng phân hóa các acid đắng: trong quá trình houblon hóa có xảy ra phản ứng đồng phân hóa các thành phần acid đắng và làm cho chúng tan tốt hơn trong dịch đường.
                                                    ·           Các phản ứng thủy phân  chất đắng: tạo ra các sản phẩm thấp như acid acetic, isobutandehyde... và các acid đắng. Các acid đắng tuy có phân tử lượng thấp hơn nhưng có độ đắng nhiều hơn so  với cá hợp chất ban đầu.
                                                    ·           Phản ứng Maillard: xảy ra giữa các phản ứng đường khử và các nhóm amin tạo ra sản phẩm melanoidin làm tăng độ màu của dịch đường và bia thành phẩm.
                                                    ·           Sự giảm nhẹ pH của dịch đường: sự giảm pH từ 5.4-5.5 về 5.2 do nước bay hơi và sự trích ly acid đắng từ hoa  houblon.
-         Biến đổi hóa sinh: các enzyme trong dịch đường bị vô hoạt.
-         Biến đổi sinh học: hầu như các vi sinh vật bị tiêu diệt.
-         Biến đổi cảm quan: xảy ra các biến đổi về màu, mùi, vị của dịch đường, tăng độ bền bọt và bền keo, góp phần làm tăng hương vị và giá trị cảm quan cho bia.
d.                  Các yếu tố ảnh hưởng:
-         Nhiệt độ: nhiệt độ cao thì  trích ly càng tốt, nhưng nếu  nhiệt độ quá cao thì cũng sẽ gây sẫm màu cho bia, làm mùi vị bia giảm đi.
-         Thời gian nấu: thời gian nấu càng dài thì quá trình trích ly càng cao, vị bia càng đậm nhưng nếu quá dài cũng làm cho bia sậm màu và độ balling sau nấu cao, không thích hợp cho quá trình lên men sau này.
-         Lượng protein khả kết trong dịch đường: lượng này càng cao thì lượng chất đắng tham gia  phản ứng kết tủa càng nhiều.
-         pH của dịch đường: pH càng cao thì quá  trình đồng phấn hóa xảy ra càng tốt, nhưng pH thấp làm cho các chất đắng hòa tan tốt hơn. Độ đắng đạt được khi đun sôi ở pH thấp sẽ dịu và tốt  hơn, pH thấp cũng làm cho dịch đường ít màu sậm hơn. pH tốt nhất để tạo phức protein-polyphenol là 5.2
Ngoài ra còn một số yếu tố ảnh hưởng khác như thành phần hóa học của nước, nồng độ chất hòa tan của dịch đường, đặc điểm chủng, giống hoa, tỉ lệ cao hoa và viên.
e.      Thiết bị houblon hóa:
           Thiết bị houblon hóa với hệ thống cấp nhiệt từ bên ngoài
1.      ống thoát  hơi
2.      nồi Cip
3.      nắp phân tán dịch
4.      bộ phận phun dịch
5.      hơi nóng vào
6.      bộ phận trao đổi nhiệt
7.      nước ngưng ra
8.      dịch đường vào 6
9.      chất tẩy rửa
10. bơm tuần hoàn
Nguyên tắc hoạt động:
Dịch đường được bổ sung dịch hoa houblon cho chảy liên tục qua hệ thống đường ống trong buồng trao đồi nhiệt, nhờ thế dịch đường được cấp nhiệt.
Trong khi dịch đường được cấp nhiệt dưới áp suất thường thì bên trong bộ trao đổi nhiệt có sự quá áp nhẹ bằng cách điều khiển áp suất hơi hoặc tốc độ quay của bơm, bởi vậy dung dịch đường được đun nóng tới 102-1060C.
Khi dịch đường quay trở lại nồi nấu, xả áp ra lúc này diễn ra sự bốc hơi manh mẽ. Để đạt được hiệu quả đường ống dẫn dich đường phải có đường kính khoảng 20 cm, hút dịch đường từ nồi vào, tạo nên một lực khuấy dịch đường bên trong nồi.
Trên đầu ống phun dịch có gắn một nắp chắn để phân tán dịch đường không bị phun lên phía trên và rải dịch như cánh quạt. Quá trình houblon hóa kết thúc khi dịch đường đạt nồng độ 16.5%.
Hiện nay ở các nhà máy sản xuất bia thường dùng thiết bị houblon hóa Stromboli không cần có hệ thống cấp nhiệt từ bên ngoài và không cần cánh khuấy. Giá thành đầu tư thấp hơn.






















                                Cấu tạo thiết bị houblon hóa (Stromboli)

     
     
Kết luận
Trên đây là bài báo cáo về “quá trình lọc và houblon hóa trong sản xuất bia”  bao gồm mục đích, các biến đổi, các yếu tố ảnh hưởng, kĩ thuật, phương pháp thực hiện và thiết bị về hai quá trình trên của nhóm 17. Do thời gian làm báo cáo có giới hạn nên nếu có điều gì sơ sót mong cô và các bạn đóng góp để giup cho bài báo cáo thêm hoàn chỉnh.
Xin cám ơn!




.
             


                   

Không có nhận xét nào:

Đăng nhận xét