VNQuá trình Hồ Hóa và Đường Hóa trong nhà máy Bia
Quá trình Mashing (đường hóa) và Gelatinization (hồ hóa)
.png)
Hồ hóa gạo và nồi Rice Cooker
Hồ Hóa là quá trình Hydrat hóa hạt tinh bột, khi tiếp xúc với nước nóng hạt tinh bột mất tổ chức vốn có, dễ dàng tiếp xúc với Enzyme hơn, là tiền đề quan trọng để tiến hành bước tiếp theo Đường Hóa
Tinh bột bị phân hủy bởi a- và b-amylase, hạn chế dextrinase, maltase và saccharase. Tinh bột hồ hóa cần b-amylase trong để phân hủy một cách hiệu quả. Tinh bột lúa mạch hồ hóa với sự có mặt của amylase ở 60 oC.
Tinh bột gạo hồ hóa ở nhiệt độ 80–85 oC và do đó cần phải hồ hóa trước khi cho vào Mashing. Quá trình tiền hồ hóa được thực hiện trong nồi phụ (Rice Cooker). Hoạt động của a-amylase sẽ làm giảm độ nhớt của tinh bột hồ hóa (“hóa lỏng”). Sự phân hủy tinh bột phải được theo dõi vì dư lượng tinh bột chưa phân hủy và dextrin gây ra hiện tượng sương mù tinh bột trong bia. Sự phân hủy tinh bột có thể dễ dàng theo dõi bằng cách kiểm tra màu của hỗn hợp mẫu và dung dịch iốt.
.png)
Hình: sự phá vỡ cấu trúc tinh bột trong quá trình hồ hóa
Sự phân hủy protein.
Các sản phẩm phân giải protein ảnh hưởng đến quá trình lên men và hương vị bia (cảm giác no trong vòm miệng, axit amin), màu sắc và bọt bia. Quá trình phân giải protein quá lớn sẽ tạo ra bọt kém, màu quá đậm, cảm giác no trong miệng kém nhưng độ ổn định keo tốt. Trong quá trình ủ mạch nha và mashing, 35–40% tổng hàm lượng protein bị phân hủy. Trong quá trình ủ mạch nha, 60% axit amin được tạo ra, phần còn lại là trong quá trình mashing. Sự phân hủy protein bằng enzyme xảy ra chủ yếu ở 45–55 oC, nhưng không dừng lại ngay cả ở nhiệt độ cao hơn.
Nồi Rice Cooker
Đây là nơi diễn ra quá trình hồ hóa tinh bột gạo, thường với các loại bia của Việt Nam, gạo sẽ được thêm vào nhằm giảm bớt giá thành (bớt Malt) và tạo nên một hương vị đặc trưng. Nồi Rice Cooker gồm các thành phần chính: Vỏ nồi và hệ thống cấp hơi gia nhiệt, máy khuấy, ống khói, bơm truyền dịch sang Mash Tun để thực hiện đường hóa.
.png)
Để thực hiện quá trình Hồ Hóa tại nồi Rice Cooker, tinh bột gạo thường được nấu đến 85 oC và nghỉ với từng nấc nhiệt độ. Enzyme Amylase để tiến hành hỗ trợ hồ hóa sẽ được thêm vào từ 2 các: lấy từ một phần nguyên liệu Malt tại hệ thống xay nghiền, hoặc đổ trực tiếp Enzyme tổng hợp vào nồi.
.png)
Hình: Một công thức nấu tại nồi Rice Cooker
Với công thức này, ta có thể nhận thấy quá trình hồ hóa được diễn ra với nhiệt độ 85 oC trong khoảng 50 phút. Enzyme Amylase hỗ trợ việc hồ hóa được lấy từ Enzyme tổng hợp (không bơm Malt vào nồi Rice Cooker)
Đường hóa và nồi Mash Tun
Quá trình Mashing được thực hiện trong nồi Mash Tun tại nhà nấu (Brew House). Ngày nay, Mash Tun được chế tạo bằng thép không gỉ và được làm nóng bằng hơi nước thông qua các ống hình bán nguyệt được hàn ở đáy và thân nồi. Máy khuấy được sử dụng để đảm bảo trộn hiệu quả và đồng nhất trong quá trình nghiền. Thời gian nghỉ và nhiệt độ được cài đặt tối ưu cho khả năng hoạt động của enzyme:
. 45–50 oC để phân hủy Protein và B-glucan.
. 62–65 oC để giải phóng Maltose (b-amylase).
. 70–75 oC cho quá trình đường hóa (a-amylase).
. 78 oC là nhiệt độ Mashing cao nhất để vô hoạt các enzyme carbohydrate và cố định lượng đường có thể lên men.
Phương pháp Mashing có thể được phân thành hai loại quy trình: pha loãng và đun sôi
Phương pháp chiết xuất (Infusion Method)
Trong quá trình chiết xuất, toàn bộ hỗn hợp Mashing được gia nhiệt (với thời gian nghỉ thích hợp) đến nhiệt độ mashing cuối cùng (78 oC). Các phương pháp chiết xuất có thể được phân loại thành phương pháp gia nhiệt (phương pháp của Đức) và phương pháp giảm nhiệt (phương pháp của Anh). Phương pháp pha chiết xuất cổ điển của Đức bắt đầu với thời gian nghỉ ở 45–50 oC (phân giải protein) trong 30 phút. Tiếp theo, nhiệt độ được nâng lên 62–65 oC và giữ ở nhiệt độ này trong 30–45 oC (b-amylase). Thời gian nghỉ tiếp theo là ở 70–75 oC cho đến khi đường hóa hoàn toàn (a-amylase). Quá trình kết thúc ở 78 oC.
.png)
Hình: phương pháp chiết xuất gia nhiệt của Đức
Trong phương pháp chiết xuất của Anh, nhiệt độ ban đầu được nâng lên bằng cách thêm nước nóng vào hỗn hợp Mash. Phương pháp này yêu cầu mạch nha được phân tách tốt vì một phần enzyme hoạt động bị phá hủy khi thêm nước nóng. Một phương pháp pha chế khác của Anh là thực hiện các quá trình chuyển đổi ở một nhiệt độ duy nhất, thường là 63–65 oC (“Mashing đẳng nhiệt”).
Các phương pháp chiết xuất kiểu Anh này được sử dụng để sản xuất bia (lên men hàng đầu), trong đó cả quá trình Mashing và tách dịch đường đều diễn ra trong cùng một nồi. Ưu điểm của phương pháp này là quá trình này có thể được tự động hóa và kiểm soát dễ dàng, đồng thời mức tiêu thụ năng lượng thấp hơn 20–30% so với phương pháp đun sôi. Nhược điểm là phản ứng iốt khá tệ hơn và năng suất sản xuất bia có thể thấp hơn.
.png)
Hình: Phương pháp chiết xuất giảm nhiệt của Anh
Phương pháp đun sôi (Decoction method).
Trong quy trình đun sôi, nhiệt độ được tăng lên bằng cách đẩy một phần hỗn hợp Mash từ máy nghiền sang nồi Mash Tun để đun sôi. Bằng cách bơm phần còn lại của hỗn hợp nghiền trong máy chuyển nghiền, nhiệt độ của toàn bộ lượng mash được tăng lên, nhiệt độ nghỉ tiếp theo cao hơn.
Phương pháp đun sôi được sử dụng theo truyền thống ở Đức để sản xuất bia nhẹ (Lager beer). Tùy thuộc vào số lần sôi (Boil), các phương đung sôi có thể được phân loại thành các phương pháp mashing đơn, hai và ba lần. Ngày nay, chỉ sử dụng quy trình mashing một hoặc hai lần. Quá trình mashing 3 lần tiêu tốn rất nhiều năng lượng và chỉ được sử dụng để sản xuất một số loại bia đặc biệt.
.png)
Hình: phương pháp đun sôi (2 lần)
Việc loại bỏ và đun sôi hỗn hợp nghiền đã đun sôi có những tác dụng sau:
. Ít protein bị phân hủy hơn trong Mashing do đun nóng nhanh hơn.
. Quá trình hồ hóa và đường hóa tinh bột sâu rộng hơn.
. Tăng cường sử dụng vỏ trấu.
. Tăng hình thành melanoidin (phản ứng Maillard).
. Tăng cường loại bỏ dimethyl sulfide (DMS).
. Giảm lượng enzyme hoạt động trong tổng số mash.
. Sản lượng bia cao hơn.
Nồi Mash Tun
Đây là nơi diễn ra quá trình đường hóa, gồm các thành phần chính: Vỏ nồi và hệ thống cấp hơi gia nhiệt, máy khuấy, ống khói, bơm truyền dịch sang Lauter Tun để thực hiện quá trình lọc dịch Wort.
So với nồi Rice Cooker, nồi Mash Tun cần kiểm soát chặt chẽ về mặt nhiệt độ hơn. Sự không chuẩn xác về mặt nhiệt độ và thời gian nghỉ tại mỗi bước sẽ ảnh hưởng lớn đến quá trình đường hóa, thậm trí còn làm bất hoạt Enzyme, gây hỏng mẻ nấu.
.png)
Một công thức ví dụ về nồi Mash Tun, ta có thể nhận thấy với công thức này, các bước đường hóa được thực hiện tại các điểm nhiệt độ: 52, 64, 72, 78 oC cùng với thời gian nghỉ khác nhau (phương pháp Pha Chế). Quá trình hội cháo (nhận dịch hồ hóa từ nồi Rice Cooker) được thực hiện tại nhiệt độ bắt đầu 52 oC và sau khi hội cháo xong dưới 64 oC.
A2S và hệ thống điều khiển quy trình Braumat/Sistar
Công ty A2S có hơn 10 năm kinh nghiệm về hệ thống BRAUMAT/SISTAR, hệ thống điều khiển quy trình của Siemens cho ngành F&B , với đội ngũ kỹ thuật lành nghề, chúng tôi tham gia thi công nhiều nhà máy Bia mới trên toàn lãnh thổ Việt Nam, đồng thời tiến hành nâng cấp các hệ thống Braumat cũ từ các phiên bản BRAUMAT/SISTAR 5.3, 6.0 lên 7.0 và 8.0 … Sử dụng dịch vụ của A2S, khách hàng sẽ yên tâm về sự lựa chọn của mình, chúng tôi là Braumat Expert duy nhất tại thị trường Việt Nam.
Hồ hóa gạo và nồi Rice Cooker
Hồ Hóa là quá trình Hydrat hóa hạt tinh bột, khi tiếp xúc với nước nóng hạt tinh bột mất tổ chức vốn có, dễ dàng tiếp xúc với Enzyme hơn, là tiền đề quan trọng để tiến hành bước tiếp theo Đường Hóa
Tinh bột bị phân hủy bởi a- và b-amylase, hạn chế dextrinase, maltase và saccharase. Tinh bột hồ hóa cần b-amylase trong để phân hủy một cách hiệu quả. Tinh bột lúa mạch hồ hóa với sự có mặt của amylase ở 60 oC.
Tinh bột gạo hồ hóa ở nhiệt độ 80–85 oC và do đó cần phải hồ hóa trước khi cho vào Mashing. Quá trình tiền hồ hóa được thực hiện trong nồi phụ (Rice Cooker). Hoạt động của a-amylase sẽ làm giảm độ nhớt của tinh bột hồ hóa (“hóa lỏng”). Sự phân hủy tinh bột phải được theo dõi vì dư lượng tinh bột chưa phân hủy và dextrin gây ra hiện tượng sương mù tinh bột trong bia. Sự phân hủy tinh bột có thể dễ dàng theo dõi bằng cách kiểm tra màu của hỗn hợp mẫu và dung dịch iốt.
Hình: sự phá vỡ cấu trúc tinh bột trong quá trình hồ hóa
Sự phân hủy protein.
Các sản phẩm phân giải protein ảnh hưởng đến quá trình lên men và hương vị bia (cảm giác no trong vòm miệng, axit amin), màu sắc và bọt bia. Quá trình phân giải protein quá lớn sẽ tạo ra bọt kém, màu quá đậm, cảm giác no trong miệng kém nhưng độ ổn định keo tốt. Trong quá trình ủ mạch nha và mashing, 35–40% tổng hàm lượng protein bị phân hủy. Trong quá trình ủ mạch nha, 60% axit amin được tạo ra, phần còn lại là trong quá trình mashing. Sự phân hủy protein bằng enzyme xảy ra chủ yếu ở 45–55 oC, nhưng không dừng lại ngay cả ở nhiệt độ cao hơn.
Nồi Rice Cooker
Đây là nơi diễn ra quá trình hồ hóa tinh bột gạo, thường với các loại bia của Việt Nam, gạo sẽ được thêm vào nhằm giảm bớt giá thành (bớt Malt) và tạo nên một hương vị đặc trưng. Nồi Rice Cooker gồm các thành phần chính: Vỏ nồi và hệ thống cấp hơi gia nhiệt, máy khuấy, ống khói, bơm truyền dịch sang Mash Tun để thực hiện đường hóa.
Để thực hiện quá trình Hồ Hóa tại nồi Rice Cooker, tinh bột gạo thường được nấu đến 85 oC và nghỉ với từng nấc nhiệt độ. Enzyme Amylase để tiến hành hỗ trợ hồ hóa sẽ được thêm vào từ 2 các: lấy từ một phần nguyên liệu Malt tại hệ thống xay nghiền, hoặc đổ trực tiếp Enzyme tổng hợp vào nồi.
Hình: Một công thức nấu tại nồi Rice Cooker
Với công thức này, ta có thể nhận thấy quá trình hồ hóa được diễn ra với nhiệt độ 85 oC trong khoảng 50 phút. Enzyme Amylase hỗ trợ việc hồ hóa được lấy từ Enzyme tổng hợp (không bơm Malt vào nồi Rice Cooker)
Đường hóa và nồi Mash Tun
Quá trình Mashing được thực hiện trong nồi Mash Tun tại nhà nấu (Brew House). Ngày nay, Mash Tun được chế tạo bằng thép không gỉ và được làm nóng bằng hơi nước thông qua các ống hình bán nguyệt được hàn ở đáy và thân nồi. Máy khuấy được sử dụng để đảm bảo trộn hiệu quả và đồng nhất trong quá trình nghiền. Thời gian nghỉ và nhiệt độ được cài đặt tối ưu cho khả năng hoạt động của enzyme:
. 45–50 oC để phân hủy Protein và B-glucan.
. 62–65 oC để giải phóng Maltose (b-amylase).
. 70–75 oC cho quá trình đường hóa (a-amylase).
. 78 oC là nhiệt độ Mashing cao nhất để vô hoạt các enzyme carbohydrate và cố định lượng đường có thể lên men.
Phương pháp Mashing có thể được phân thành hai loại quy trình: pha loãng và đun sôi
Phương pháp chiết xuất (Infusion Method)
Trong quá trình chiết xuất, toàn bộ hỗn hợp Mashing được gia nhiệt (với thời gian nghỉ thích hợp) đến nhiệt độ mashing cuối cùng (78 oC). Các phương pháp chiết xuất có thể được phân loại thành phương pháp gia nhiệt (phương pháp của Đức) và phương pháp giảm nhiệt (phương pháp của Anh). Phương pháp pha chiết xuất cổ điển của Đức bắt đầu với thời gian nghỉ ở 45–50 oC (phân giải protein) trong 30 phút. Tiếp theo, nhiệt độ được nâng lên 62–65 oC và giữ ở nhiệt độ này trong 30–45 oC (b-amylase). Thời gian nghỉ tiếp theo là ở 70–75 oC cho đến khi đường hóa hoàn toàn (a-amylase). Quá trình kết thúc ở 78 oC.
Hình: phương pháp chiết xuất gia nhiệt của Đức
Trong phương pháp chiết xuất của Anh, nhiệt độ ban đầu được nâng lên bằng cách thêm nước nóng vào hỗn hợp Mash. Phương pháp này yêu cầu mạch nha được phân tách tốt vì một phần enzyme hoạt động bị phá hủy khi thêm nước nóng. Một phương pháp pha chế khác của Anh là thực hiện các quá trình chuyển đổi ở một nhiệt độ duy nhất, thường là 63–65 oC (“Mashing đẳng nhiệt”).
Các phương pháp chiết xuất kiểu Anh này được sử dụng để sản xuất bia (lên men hàng đầu), trong đó cả quá trình Mashing và tách dịch đường đều diễn ra trong cùng một nồi. Ưu điểm của phương pháp này là quá trình này có thể được tự động hóa và kiểm soát dễ dàng, đồng thời mức tiêu thụ năng lượng thấp hơn 20–30% so với phương pháp đun sôi. Nhược điểm là phản ứng iốt khá tệ hơn và năng suất sản xuất bia có thể thấp hơn.
Hình: Phương pháp chiết xuất giảm nhiệt của Anh
Phương pháp đun sôi (Decoction method).
Trong quy trình đun sôi, nhiệt độ được tăng lên bằng cách đẩy một phần hỗn hợp Mash từ máy nghiền sang nồi Mash Tun để đun sôi. Bằng cách bơm phần còn lại của hỗn hợp nghiền trong máy chuyển nghiền, nhiệt độ của toàn bộ lượng mash được tăng lên, nhiệt độ nghỉ tiếp theo cao hơn.
Phương pháp đun sôi được sử dụng theo truyền thống ở Đức để sản xuất bia nhẹ (Lager beer). Tùy thuộc vào số lần sôi (Boil), các phương đung sôi có thể được phân loại thành các phương pháp mashing đơn, hai và ba lần. Ngày nay, chỉ sử dụng quy trình mashing một hoặc hai lần. Quá trình mashing 3 lần tiêu tốn rất nhiều năng lượng và chỉ được sử dụng để sản xuất một số loại bia đặc biệt.
Hình: phương pháp đun sôi (2 lần)
Việc loại bỏ và đun sôi hỗn hợp nghiền đã đun sôi có những tác dụng sau:
. Ít protein bị phân hủy hơn trong Mashing do đun nóng nhanh hơn.
. Quá trình hồ hóa và đường hóa tinh bột sâu rộng hơn.
. Tăng cường sử dụng vỏ trấu.
. Tăng hình thành melanoidin (phản ứng Maillard).
. Tăng cường loại bỏ dimethyl sulfide (DMS).
. Giảm lượng enzyme hoạt động trong tổng số mash.
. Sản lượng bia cao hơn.
Nồi Mash Tun
Đây là nơi diễn ra quá trình đường hóa, gồm các thành phần chính: Vỏ nồi và hệ thống cấp hơi gia nhiệt, máy khuấy, ống khói, bơm truyền dịch sang Lauter Tun để thực hiện quá trình lọc dịch Wort.
So với nồi Rice Cooker, nồi Mash Tun cần kiểm soát chặt chẽ về mặt nhiệt độ hơn. Sự không chuẩn xác về mặt nhiệt độ và thời gian nghỉ tại mỗi bước sẽ ảnh hưởng lớn đến quá trình đường hóa, thậm trí còn làm bất hoạt Enzyme, gây hỏng mẻ nấu.
Một công thức ví dụ về nồi Mash Tun, ta có thể nhận thấy với công thức này, các bước đường hóa được thực hiện tại các điểm nhiệt độ: 52, 64, 72, 78 oC cùng với thời gian nghỉ khác nhau (phương pháp Pha Chế). Quá trình hội cháo (nhận dịch hồ hóa từ nồi Rice Cooker) được thực hiện tại nhiệt độ bắt đầu 52 oC và sau khi hội cháo xong dưới 64 oC.
A2S và hệ thống điều khiển quy trình Braumat/Sistar
Công ty A2S có hơn 10 năm kinh nghiệm về hệ thống BRAUMAT/SISTAR, hệ thống điều khiển quy trình của Siemens cho ngành F&B , với đội ngũ kỹ thuật lành nghề, chúng tôi tham gia thi công nhiều nhà máy Bia mới trên toàn lãnh thổ Việt Nam, đồng thời tiến hành nâng cấp các hệ thống Braumat cũ từ các phiên bản BRAUMAT/SISTAR 5.3, 6.0 lên 7.0 và 8.0 … Sử dụng dịch vụ của A2S, khách hàng sẽ yên tâm về sự lựa chọn của mình, chúng tôi là Braumat Expert duy nhất tại thị trường Việt Nam.
Giải pháp khác
(1).png)
.png)
.png)
.png)
(1).png)
