Tìm hiểu công nghệ sản xuất bia tại công ty cổ phần HABADA Bắc Giang

nh pH trong hèm, tạo điều kiện để lắng đọng men và lắng cặn bia CaCO3 trước khi chiết chai, tránh được bia trào ra ngoài. Nguyên nhân dùng CaSO4.2H2O, CaCl2.2H2O trước hết là tránh được tình trạng quá nhiều ion SO42- và Cl- đủ để tạo mùi thơm cho bia. Số lượng hóa chất thêm vào là 700g CaSO4.2H2O và 700g CaCl2.2H2O, chúng tạo ra nồng độ 90 ppm ion Ca2+, 70 ppm Cl- và 90 ppm SO42- trong hèm. Cereflo là chế phẩm enzyme -glucanase được thu nhận từ dịch nuôi cấy vi khuẩn Bacillus subtilis theo phương pháp chìm. Enzyme này là endo-glucan có tác dụng cắt mối liên kết  - 1,3 và  - 1,4 glucan trong bột đại mạch từ oligosaccharid thành những mạch có từ 3 – 5 gốc glucose. Nó được dùng trong nấu malt với bột để làm giảm độ nhớt của dịch, do vậy lọc dễ dàng hơn. Khoảng hoạt động tối ưu của enzyme nay từ 50 – 70oC với pH = 6.5 – 7.5. Cereflo được bỏ vào tạo dễ dàng cho quá trình lọc bia. Lượng bỏ vào thì tùy vào từng mẻ nấu (lượng cho vào theo mẻ con: gạo 320kg, malt 425 kg thì cereflo là 200ml). Sau khi đo pH trong nồi hèm, nếu pH <= 5.5 – 5.8 thì thêm H3PO4 vào, nhiệt độ đường hóa được điều chỉnh để đạt mức lên men phù hợp (68 – 70%), nếu độ lên men quá thấp thì nhiệt dộ đường hóa phải giảm xuống, còn nếu quá cao thì nhiệt độ phải tăng lên. Không được chuyển hèm sang nồi lọc nếu chưa được kiểm tra Iod. Kiểm tra Iod mà chưa đạt thì thêm termamyl vào. 6. Lọc trong thu dịch đường. Nồi hèm sau ki thực hiện quá trình đường hóa xong gồm 2 phần: phần đặc (bã) và phần dịch loãng (chứa những chất hòa tan của malt và gạo). Lọc nhằm tách phần loãng riêng ra khỏi phần bã. Trong quá trình lọc này những phần tử rắn của malt tạo thành một màng lọc, giúp cho quá trình lọc được dễ dàng hơn. Quá trình lọc qua 2 giai đoạn: lọc dịch đường và rửa bã. Rửa bã nhằm mục đích thu hồi các chất cần thiết còn sót lại trong bã. Trong công ty quá trình rửa bã diễn ra khoảng 3 lần sau khi thu dịch đường đầu. Sau khi lọc tất cả dịch đường đầu hay dịch rẳ bã đều được đổ vào nồi sôi hoa. Để tưng sự khuếch tán của các chất cần thiết còn sót lại vào dung dịch, lớp bã cần phải xáo trộn cho xốp và dùng nước nóng khoảng ở 76oC để rửa, không dùng nước nóng có nhiệt độ quá cao vì sẽ làm bất hoạt enzyme amylase và bột còn sót lại được hồ hóa nhưng chưa đường hóa kết quả làm cho dịch lên men bị đục. 7. Đun sôi hèm với houblon. Mục đích của quá trình đun sôi với houblon: để ổn định thành phần nước hèm và làm cho dịch hèm có mùi thơm và vị đắng của houblon. Đây chính là quá trình trích ly các chất thơm, chất đắng có trong hoa, làm keo tụ các protein, vô hoạt các enzyme và thanh trùng dịch đường. Ghi chú: 1: Ống thông hõi 2: Nắp 3: Hệ thống CIP 4: Cầu phân phối 5: Hệ thống gia nhiệt ống chùm 6: Ống chùm 7: Ống trung tâm 8: Nón ngưng tụ 9: Đường hơi đốt 10: Đường nước ngưng 11: Đường tháo cặn 12: Đường dịch vào CIP . . . . . . . . . . . . CIP 1 2 3 4 7 6 9 11 10 5 8 12 Hình 3.5: Thiết bị nấu hoa. Dịch hèm sau khi lọc được bơm vào nồi sôi hoa, nâng nhiệt lên 100oC. Hoa houblon và acid H3PO4 phải được bỏ vào đúng lúc trước khi đạt nhiệt độ sôi. Sự phá vỡ cấu trúc diễn ra trong quá trình đun sôi hèm, thực hiện tốt nhất ở pH = 5.25, cho H3PO4 vào nồi 1 lượng 500ml. Tuy nhiên cũng phải dựa vào các sai số trong quá trình sản xuất và quá trình thử nghiệm để cần biết lượng cho vào. Thời gian ở trong nồi sôi hoa là 80 phút, độ đường đầu khoảng 15 – 17oP, và thường xuyên theo dõi màu sác của dịch nấu. Sau khi kết thúc nấu với hoa houblon, dịch được đưa vào thiết bị lắng xoáy Whirlpool để loại bã hoa. * Sự thay đổi của dịch hèm sau khi nấu với hoa houblon. - Mùi thơm của dịch hèm: Do sự trích ly các chất thơm, tinh dầu thơm có trong hoa houblon vào dịch đường, các phản ứng maillard và phản ứng caramel hóa khi đun sôi. Ngoài ra, từ các phản ứng hóa học này còn làm thay đổi màu của dịch đường từ màu nhạt sang màu đậm hơn. - Vị đắng: Do sự hòa tan chất đắng làm thay đổ mùi, vị của dịch đường. Trong khi sôi dự hòa tan của chất đắng vào dung dịch dễ dàng hơn. - Sự kết tủa và keo tụ protein: Đây là quá trình quan trọng khi đun sôi dịch đường. Sự có mặt của protein hòa tan trong dịch lên men có thể là nguyên nhân làm đục bia và làm giảm độ bền sinh học của bia. Dưới các tác nhân như pH, nồng độ dịch đường, thời gian, nhiệt độ và sự có mặt của chất chát Tanin trong houblon sẽ làm kết tủa protein có trong dịch đường. Mặt khác, phản ứng giữa các Canxi và Phosphat sẽ làm giảm pH của dịch đường cũng giúp cho quá trình kết tủa protein. 8. Chuyển tải hèm Dịch hèm được lạnh nhanh và được sục khí. Mục đích là hạ nhiệt độ của dịch đường xuống nhiệt độ lên men , bão hòa oxy cho dịch lên men và kết tủa huyền phù. Dịch hèm từ nồi sôi hoa đang ở nhiệt độ là 100oC sẽ được nghỉ trong 10 phút nhiệt độ sẽ giảm xuống 95oC và bắt đầu quá trình lạnh nhanh để hạ nhiệt độ xuống 15oC trong 30 phút. Hèm nóng 52 hl với độ đường là 12 – 12,5oP được làm lạnh tới 15oC ở máy lạnh nhanh hèm được nước lạnh 25 – 30oC làm mát, nước này được nâng nhiệt lên khoảng 78oC ở lần 1 và làm lạnh tới -4oC bởi chất làm lạnh glycol ở lần 2. Hèm được sục khí trước khi cho men vào, để lượng O2 khoảng 8 ppm/l hèm bằng cách thêm không khí vô trùng vào 40l/h, lạnh nhanh được khống chế và điều khiển van tiết lưu bằng tay, nhiệt độ của hèm lạnh được khống chế bởi bộ phận PI, dùng tay điều chỉnh bộ phận sục và tỷ lệ không khí vào bao nhiêu thì xem bộ phận đo dòng. * Các quá trình hoa lý xảy ra khi làm lạnh nhanh: - Sự hòa tan oxy vào dịch lên men: khi dịch đường tiếp xúc với oxy và các chất hữu cơ, nhựa hoa houblon và tanin sẽ bị oxy hóa từng phần. Ngoài ra, oxy chính là điều kiện cần thiết cho sự sinh sản và phát triển của nấm men trong quá trình lên men sau này. - Sự tạo thành và tách các kết tủa: Trong quá trình làm lạnh sẽ hình thành các chất cặn ở dạng huyền phù, chúng xuất hiện trong quá trình nấu sôi hoa và quá trình làm lạnh. Các chất cặn này sẽ làm ảnh hưởng tới quá trình sinh lý và sinh hóc của nấm men về sau. Và chún được loại bỏ bằng việc lắng. - Sự bay hơi nước: Khi làm lạnh một phần nước bị bốc hơi, do đó thể tích dịch lên men sẽ giảm và nồng độ của nó tăng lên. Chú ý: Bộ phận lọc khí ở máy lọc phải được tháo ra và khử trùng trong phòng thí nghiệm ở nhiệt độ 120oC trong 2h. Việc khử trùng bộ phận lọc này được tiến hành thường xuyên 1 tuần 1 lần. III.2.2. Quá trình nhân giống nấm men. Nguyên tắc: Nhân giống nấm men được tiến hành trong thùng kết hợp giữ men và nhân men. Nhân giống ở điều kiện vô trùng bắt đầu việc nhân giống trong phòng thí nghiệm và kết thúc cho men dạng đặc vào trong các tank lên men. Tùy vào yêu cầu của con men ở trong các tank, thường thì nhân giống 2 tháng 1 lần. Chất lượng nấm men chấp nhận được khi: + Số đời là lớn hơn 8. + Độ tinh khiết của vi sinh thấp. + Số lượng men chết cao (20%)… * Các bước nhân giống trong phòng thí nghiệm: Lọ đựng menThể tích ban đầuThêm vàoThời gian lên menNhiệt độ lên menChuyển tớiĐĩa cấy menNuôi cấy bề mặt0.12l dịch hèm3 ngày25oCBình Carlsberg 25lBình Carlsberg18l dịch hèm0.12l men huyền phù5 – 8 ngày25oCThùng lên men 600l Nấm men được nuôi cấy trong bình lắc 1 ngày, dịch hèm trong bình được sục khí vô trùng 1h trước khi cho nấm men vào, suốt thời gian 3 ngày đầu lên men, mỗi ngày phải sục khí vô trùng 20 phút đồng thời lắc nhẹ trong suốt quá trình. * Quá trình nuôi Thùng chứaThể tích ban đầuThêm vàoThời gian lên menNhiệt độ lên menChuyển tớiThùng 600l130 l hèm18 l men3 ngày20oCKhông chuyển Thùng 600l150 l men150 l3 ngày18oCTank 175 hlTank kết hợp 175 hl300 l men50 hl2 ngày18oCKhông chuyểnTank kết hợp 175 hl53 hl50 hl hèm2 ngày18oCKhông chuyểnTank kết hợp 175 hl103 hl50 hl hèm2 ngày18oCTank chứa men dạng dặcTrong quá trình nhân men ở tank lên men, thời gian sục khí 60 phút vào từng buổi sáng với không khí sạch đã khử trùng qua đáy (đầu vào và đầu ra). Khống chế nhiệt độ của thùng lên men bằng tay. Việc nhân men trong tank kết hợp 175 hl phải tiến hành ở tank có bộ phận làm lạnh ở đáy để có điều kiện khống chế nhiệt độ với 1 mẻ nấu trong tank. Ngay khi mẻ nấu thứ 2 đã được bơm vào tank thì nhiệt độ được khống chế tự động, mỗi mẻ cho hèm vào đều phải được sục khí. * Giữ, thu hoạch và bơm men. Sau khi kết thúc quá trình lên men trong tank thì men được thu hoạch bằng cách dùng bơm, ống mềm, ống hình chữ T để chuyển tới thùng chứa men. Dùng thước đo lượng men thu hoạch được bao nhiệu. Nếu dư thừa nấm men, thì chỉ chọn loại nấm men tốt, số còn lại thì loại bỏ. Nếu lô men thừa đó không bị nhiễm thì loại bỏ đời men cao. Nhiệt độ trong thùng chứa men giữ ở 4oC, nhiệt độ này được khống chế bởi van điều tiết làm lạnh cho thùng chứa lạnh và đồng hồ. Nấm men thu hoạch thông thường giữ ở thùng chứa men trong thời gian không quá 1 tuần. Thời gian và số lượng men trong thùng chứa được khống chế bằng thước để đo. III.2.3. Công nghệ lên men và giữ men 1. Thông số cho quá trình lên men Nhiệt độ đặt: 15oC ± 0.5oC Nhiệt độ lên men: 16oC Thời gian lên men: 7 ngày Làm lạnh xuống: 4oC Thời gian hạ lạnh: 1 ngày Nhiệt độ thu hoạch men: 4oC Hạ lạnh xuống: -1oC Thời gian làm lạnh: 1 ngày Nhiệt độ tàng trữ: -1oC Thời gian tàng trữ: 1 – 2 ngày oC -1 2 3 4 5 16 6 Ngày 7 8 9 10 14 15 12 13 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 14 15 12 13 11 1 Hình 3.6: Biểu đồ lên men 2. Quá trình lên men. 2.1. Lên men chính. Mẻ 1,2 cần được thông khí vô trùng với lưu lượng khí là 14 l/h. Mẻ 3 không cần sục khí do lượng khí đã đủ khi sục ở mẻ 1 và 2. Nồng độ tế bào từ 10 – 18 triệu tế bào/1 ml được đưa vào dịch hèm để lên men. Bình thường có khoảng 150 l men được đưa vào (tương đương khoảng 1% so với thể tích dịch đưa vào để lên men). Quá trình lên men ở trong tank với áp suất P = 0.8 bar, điều chỉnh bởi van điều áp. Dựa vào biểu đồ nấu ta thấy rằng sau khi dịch hèm được làm lạnh nhanh từ 95oC xuống 15oC thì được chuyển sang giai đoạn lên men chính. Sau khi chuyển sang lên men chính thì nhiệt độ được tăng lên 16oC và giữ ở 16oC để lên men trong 7 ngày. Ở đây thường ngày theo dõi sự phát triển của nấm men bằng việc đo sự thay đổi hàm lượng đường trong các tank lên men. Cùng với việc đó thì cũng theo dõi sự thay đổi của pH, nhiệt độ. pH thay đổi là do trong quá trình lên men ngoài quá trình chuyển hóa đường thành rượu mà còn hình thành một số các acid hữu cơ, một số chất thơm…vì vậy làm cho pH của dịch lên men giảm xuống. Còn nhiệt độ do trong quá trình lên men nó còn thải ra 1 lượng nhiệt, làm cho nhiệt độ trong các tank lên nhưng ở các tank có các áo lạnh để điều chỉnh nhiệt độ, giữ nhiệt độ trong tank không đổi, tác nhân làm lạnh đó là glycol. * Phương trình chuyển hóa trong tank lên men: 2g dịch → 1g alcohol + 1g CO2 Maltose + H2O → Glucose → Ethanol + CO2 + Q ½ C12H22O11 + ½ H2O → C6H12O6 → 2 C2H5OH + CO2 + 2 ATP + Q 1.86g + 0.1g → 1.96g → 1.0g + 0.96g Quá trình lên men chính kết thúc khi kiểm tra thấy hàm lượng đường trong dịch thay đổi 0.2oP/24h thì sẽ được chuyển qua lên men phụ (thường là 7 ngày). Glucose C6H12O6 Acid pyruvic CH3 – CO - COOH Acetaldehyt CH3 - CHO ETHANOL CH3 – CH2 – OH NAD+ NADH2 * Cơ chế hình thành Ethanol: * Cơ chế hình thành các rượu bậc cao khác: - Chuyển hóa acid amin với acid pyruvic trong cơ thể nấm men. Treonin Leucin Xetobutyric Acetyl - CoA  - xeto -  methylvaleric Propionic Butanol Amylic Treonin Valin Aldehyt isobutyric Isobutyric Leucin - Quá trình hình thành rượu bậc cao do hoạt động sống của nấm men. 2CH3 – C – COOH  O 2R – C – COOH  NH2 CH3 – CH – COOH  NH2 R – C – COOH  O + + 2 R – CHO Acid hữu cơ R – COOH R: gốc acid amin R – CH2OH Rượu cao R: gốc acid amin CO2 + H2O * Cơ chế hình thành diacetyl trong quá trình lên men bia: CH3 – CH – COOH  OH Acid lactic CH3 – COOH Acid acetic OH  CH3 – C – COOH  C = O  CH3  - Acatolatat CH3 – C – C – CH3   O O DIACETYL VSV - H2O VSV - CO2 - H2 * Cơ chế hình thành Glycerin trong qúa trình lên men bia: Glucose Phosphoglyceraldehyt Phosphoglycerinic Phosphoglycerin Acetaldehyt Glycerin CH2 – CH – CH2    OH OH OH Ethanol NADH2 NAD+ CO2 * Sự thay đổi pH, độ đường trong quá trình lên men: NgàyoPpH19.65.529.44.7834.13.8742.63.7852.33.72623.7723.75 Cuối giai đoạn này sự lên men giảm xuống, phần lớn men đã lắng xuống đáy thùng. Sản phẩm là bia non, trong đó co rượu, một ít CO2 và còn ít đường. 2.2. Quá trình thu CO2. Tank lên men Bình bãy bọt Rửa bằng nước Máy nén 2 cấp Tách nước 2 giai đoạn Lọc bằng than hoạt tính P = 2 – 3 kg/cm3 t hoàn nguyên = 60 phút Tách nước 2 giai đoạn Nén ở P=15 kg/cm3 Làm lạnh P = 15 kg/cm3 Nhiệt độ: -10 ÷ -30oC Bình chứa CO2 Quá trình này được điều chỉnh sao cho phù hợp độ tinh khiết phải đạt 98%. Thu CO2 trong các tank lên men: + Đối với tank 3 mẻ: Sau mẻ 3 là 3 h + Đối với tank 5 mẻ: Sau mẻ 3 là 4 h + Đối với tank 6 mẻ: Sau mẻ 4 là 4 h * Quá trình thu hồi CO2: CO2 ở các tank lên men được thu hồi bằng cách cho chúng đi qua một bình gọi là bình bãy bọt, và sau đó CO2 được rửa bằng nước sạch trong ống có hình trụ thẳng đứng, bằng cách cho khí CO2 đi lên trên còn nước sạch đi từ trên xuống dưới, ở đây các cặn bẩn sẽ được giữ lại bởi lượng nước xuống còn CO2 thoát ra và đi qua máy nén cấp 1, rồi máy nén cấp 2. Tách nước trong CO2. Tách các khí độc bằng việc cho khí CO2 đi qua than hoạt tính. Rồi lại cho tách nước qua 2 giai đoạn một lần nữa. Cuối xùng nén và làm lạnh ở nhiệt độ -10 ÷ -30oC, ta thu được CO2 ở dạng tinh khiết, CO2 được chứa trong các bình phục vụ cho quá trình hoàn thiện bia thành phẩm sau này. 2.3. Lên men phụ. Bia non được bơm vào các thùng lên men phụ. Sau khi từ lên men chính chuyển sang lên men phụ thì nhiệt độ được hạ xuống 4oC trong vòng 1 – 2 ngày. Trong giai đoạn này vẫn tiếp tục lên men, CO2 sinh ra được giữ lại trong thùng và hòa tan dần vào dịch, pH dịch bia tăng dần, acid giảm, các ester phức tạp được tạo thành. Đây là quá trình tạo ra hương vị, kết thúc quá trình nó giúp tạo màu và làm chín bia (loại diacetyl ra khỏi bia). Ngoài ra, men bia dần kết lại với nhau ở dạng bông hoặc bụi, các cặn vẩn cùng với men lắng xuống đáy thùng làm cho bia trong và sáng màu. Mẫu được lấy hàng ngày kiểm tra độ đường, pH, nhiệt độ của mỗi tank lên men, tất cả được ghi vào sổ nhật ký. Khi làm lạnh xuống 4oC trong 20 – 24h, men được thu hoạch ở 4oC thông qua van đáy tank nó được nối với bơm, ống cứng và ống cao su mềm, men được thu hoạch về thùng chứa men (G), khối lượng xấp xỉ 300l men (nhiệt độ của G phải được duy trì ở 2 – 4oC), thời gian lưu trữ men không nên để lâu. Men thu hoạch có thể tái sử dụng nếu cần thiết. Mật độ tế bào nấm men sau khi thu hoạch men phải đạt xấp xỉ 5 triệu – 10 triệu tế bào/ml. Quá trình làm lạnh từ 16oC xuống 4oC không được tiêm CO2 vào. Sau khi thu hoạch men xong, CO2 được tiêm vào khoảng 10 phút, nó làm cho nhiệt độ trong tank lên men được đảo trộn đồng đều. Sau khi nhiệt độ được đảo trộn đồng đều thì nhiệt độ trong tank có thể tăng lên khoảng 8oC. Sau đó nhiệt độ lại được hạ xuống 4oC, CO2 không cần được tiêm vào thêm. Quá trình làm lạnh từ 4oC xuống -1oC, CO2 được tiêm vào liên tục trong 1h sục 1 lần, mỗi lần 10 – 15 phút, P = 1 bar làm cho sự đối lưu bề mặt được tốt hơn (làm cho nhiệt độ trong tank được đảo trộn đều). Suốt trong quá trình duy trì ở nhiệt độ -1oC ở tank chứa, men bùn được xả ra ngoài qua van đáy, tank men này không được tái sử dụng. Khi nhiệt độ bia hạ -1oC sau 3 ngày, bia được duy trì ở nhiệt độ này trong 2 ngày, sau đó lọc thì quá trình lọc vẫn đảm bảo. Tổng thời gian lên men là 11 – 13 ngày. Tất cả các tank sau lên men được vệ sinh, khoảng 14 ngày vệ sinh tank lên men 1 lần. Như vậy, lên men phụ là để hoàn thiện hương vị, độ trong của bia, làm cho bia “chín”, bão hòa CO2, tăng khả năng tạo bọt và ức chế sự phát triển của vi sinh vật ngoại lai co hại bị nhiễm vào dịch bia. 2.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men. 1. Các yếu tố ảnh hưởng đến lên men chính (thời gian, chất lượng bia). Mật độ men sống, hoạt động của men trôi nổi hoặc thêm vào trong bia. Nhân tố ảnh hưởng đến việc cho men vào bia đang lên men. Dạng men có xu hướng tạo chùm. Chuyển động trong tank. Mật độ cao khi cho men vào như không được quá cao. Khả năng sống tối đa của men phụ thuộc vào: + Loại men. + Thời gian lưu giữ trong tank. + Nhiệt độ giữ men ở G. + Loại men bia sống trước. Phương pháp cho men vào: Sự phân bố của men (độ đặc, thời gian và nơi lấy men vào). Nhiệt độ trong giai đoạn men phát triển. Sục khí hèm, lưu lượng khí, thời gian sục khí. 2. Những yếu tố khác ảnh hưởng tới tỷ lệ nấm men. Nhiệt độ của quá trình trao đổi của lên men tăng lên là do các phản ứng sinh hóa. Ví dụ: nếu tăng nhiệt độ 10oC thì tỷ lệ biến đổi lên gấp đôi. Dung dịch hèm. Độ đặc của hèm. Nhữa acid amin cơ bản có trong dịch hèm. Vitamin và các thành phần phụ. Độ sáng của hèm. Những yếu tố ảnh hưởng ngược tới tỷ lệ nấm men: Áp suất cao làm tăng lượng CO2 ở bia dang lên men và số con men, dẫn đến sự giảm phát triển của con men. Lượng cồn được tạo thành trong quá trình lên men bia sẽ hạn chế tỷ lệ chuyển hóa của nấm men. 3. Tác dụng của việc vận hành hằng ngày Tăng tỷ lệ nấm men do tỷ lệ cao hơn và số men phát triển. Khẳ năng làm giảm thời gian công nghệ. Bọt to hơn trong các tank lên men (làm lượng bia trong tank giảm). Tăng sinh khối. Bia đắng hơn, trao đổi chất giảm vì tăng lượng hấp phụ để tăng lượng con men. 4. Ảnh hưởng về chất lượng Nhiệt dộ cao: Tăng quá trình tạo thêm cồn và ester. Lượng men phát triển: lượng cồn tăng nhưng ester bị giảm làm ảnh hưởng tới mùi, vị của bia thành phẩm và tăng sự rủi ro về quá trình tự phân. 5. Những nhân tố ảnh hưởng đến sự chín của bia. Ảnh hưởng từ nấm men. Sự đồng hóa và dị hóa do quá trình trao đổi chất. Sự bài tiết của nấm men sau giai đoạn lên men kết thúc. Chuyển bia do quá trình tạo bọt CO2. Sự bão hòa CO2. Sự hấp thụ trên bề mặt tế bào nấm men. Các phản ứng hóa học bên ngoài các con men, đặc biệt là khi nhiệt độ hạ thấp thì tạo sự lắng bia. Chú ý: Trong quá trình lên men phụ, những vấn đề sau xảy ra : + Những trích ly còn lại chưa lên men (maltose, maltriose) sẽ lên men. Do vậy, độ ngọt giảm. + Tạo thêm lượng rượu ethylicvà tạo ra một số ester thơm. + Tạo ra và làm mất đi diacetyl. + Tạo ra và làm mất đi H2SO4 cũng như các hỗn hợp của lưu huỳnh. Khi quá trình lên men đã chấm dứt tạo ra các hợp chất không thể bay hơi: + Acid amin. + Peptid. + Acid nucleic. + Các loại enzyme protolytic. + Các hợp chất phosphat. Sự bài tiết tiếp tục dựa vào sự sống của con men (độ thẩm thấu của màng tế bào nấm men) và phụ thuộc vào lưu huỳnh có trong protein và cuối cùng là khi men chết phụ thuộc vào sự tự phân hủy của số nấm men đó. Sự hình thành CO2 và việc bay hơi của nó qua bia nên một phần các hợp chất có thể bay hơi sẽ được đẩy ra ngoài theo phương pháp khuếch tán, đặc biệt là các hợp chất như (aldehyt và ceton) và các hợp chất có chứa lưu huỳnh như metacaptan và hydrosulfit. Các hợp chất có hoạt tính bề mặt như chất có vị đắng và tạo màu được hấp thụ trên bề mặt của nấm men. Như vậy, lượng nấm men càng cao ở trong bia thì mưc hấp thụ càng cao (càng giảm chất có vị đắng và màu quá trình lên men). Sự lắng đọng ở bia do quá trình hạ nhiệt độ là phức hệ của polyphenol – protein. Sự tạo thành các phân tử lớn và sự lắng đọng là một quá trình diễn ra trong nhiều giờ, sự lắng đọng này mang tính chất thuận ngịch (nghĩa là nhiệt độ càng tăng cao thì sự lắng đọng này không còn vì nó hòa tan trở lại). III.2.4. Lọc bia. - Mục đích: Bia sau khi lên men phụ vẫn còn đục, lượng tế bào nấm men còn nhiều nên chúng ta phải lọc bia trước khi xuất xưởng. Bia sau khi tàng trữ ở các tank được bơm đẩy vào tùng phối liệu, tại đây bia được trộn với đất lọc (bột diatomit) theo một tỷ lệ nhất định vào tạo thành dung dịch huyền phù. Đất lọc được chế biến từ xác một loại sinh sống ở biển thành phần chủ yếu là SiO2. Đất lọc công ty sử dụng là loại tốt nhất theo tiêu chuẩn nấu bia châu Âu, gồm: đất lọc mịn và đất lọc thô. Để lọc bia ta có thể sử dụng: máy lọc đất và túi lọc - Nguyên tắc chung cho máy lọc: Sau khi hết giai đoạn lên men, bia được bơm từ các tank lên men qua bơm, bảng dòng, qua hệ thống ống cứng và ống cao su mềm tới máy lọc, qua đất lọc, qua túi lọc và sau đó được bơm vào tank chứa bia trong để giữ trước khi đóng chai. Lưu ý: Việc nối các tank lên men bia với CO2 hoặc khí nén để giữ áp suất trong tank là 1 bar trong quá trình lọc bia là rất quan trọng để tránh tạo chân không trong tank lên men. Trước khi lọc bia phải hạ nhiệt độ tới -1oC đến -1.5oC trong tank lên men để tránh việc tạo vẩn đục trong bia đã lọc, điều quan trọng là nhiệt độ của bia trước khi lọc phải giữ ở -1oC. 1. Máy lọc đất - Tạo màng sơ bộ: Đất lọc dùng để tạo màng sơ bộ giai đoạn 1 và 2 là hỗn hợp đặc được tạo ra trong thùng chứa đất lọc của bơm định hướng bằng cách pha 1 phần đất lọc với 6 phần nước, máy lọc được tạo màng sơ bộ với tỷ lệ dòng khoảng 60 hl/giờ và bơm định lượng mở với tốc độ cao và sẽ tạo màng được 100 – 1200 g/m2 diện tích lọc. Tạo màng sơ bộ sử dụng 100% đất thô, khoảng 6kg, tạo màng sơ bộ lần 2 sử dụng 50% đất thô và 50% đất mịn mỗi loại. *Việc tạo màng sơ bộ có 3 mục đích: + Ngăn chắn việc tạp chất bịt kín các phân tử lọc. + Chấp nhận các phân tử sạch đi qua. + Sau khi lọc kết thúc tạo màng thì dễ dàng để bia đi qua. - Tạo màng chính: Đất lọc để tạo màng chính cũng được pha trộn ở thùng chứa đất của bơm định hướng, hòa tan 1 phần đất vào nước, lượng bơm vào khoảng 100 – 120 g/l. Màng chính làm nhiệm vụ giữ cho các bánh đất lọc được xốp và tránh tạo ra một lớp tạp chất làm bịt kín các kẽ hở ngăn cản hoặc làm khó khăn cho dòng bia chảy qua. Màng lọc chính tạo ra bằng cách pha trộn 50% đất mịn và 50% đất thô, nếu bia sau khi lọc thấy quá đục thì phải chạy tuần hoàn cho bia quay lại máy lọc. Trong quá trình lọc nếu áp suất giảm thì dùng tay điều chỉnh. Thông thường quá trình lọc thì áp suất tăng từ 0.2 – 0.3 bar. Nếu áp suất tăng lên quá 0.4 bar thì phải thêm đất thô vào, mặt khác nếu áp suất tăng ít dưới 0.1 bar thì phải cho thêm đất mịn vào. - Việc lọc thông thường dừng lại sao 6 – 7 giờ khi áp suất đã quá 6 bar hoặc tổng số đất lọc (cả tạo màng sơ bộ và màng chính) bơm vào trong máy lọc đã cao hơn 90 kg, khi lượng đất lọc bơm vào khoảng 90 kg thì việc dừng lại là quan trọng nếu không máy lọc sẽ bị hỏng. - Dùng máy nén thủy lực, hạ áp suất nén sau khi lọc xong để mở giấy lọc và xả đất lọc xuống rãnh xả. Dùng nước nóng và nước lạnh để vệ sinh máy lọc. 2. Túi lọc Túi lọc được lắp vào trong đường lọc sau lọc đất với mục đích là giữ lại đất lọc trong bia những phụ phẩm không hòa tan hoặc bọt bị vỡ có thể lọc qua màng lọc của đất lọc và ngoài ra tạo điều kiện để chống tắc trên đường bơm đến tank bia trong. Nguyên tắc chung: Điều quan trọng là trước khi thay giấy lọc và túi lọc thì phải vệ sinh xút nóng để vệ sinh máy lọc và túi lọc, khi thay giấy lọc và túi lọc thí giấy mới và túi lọc mới phải được tưới nước làm mềm lại trước khi lắp vào máy lọc. III.2.5. Chiết chai. Quy trình rưa chai. Vỏ chai bẩn Ngâm Rửa xút Rửa sạch bằng nước nóng Kiểm tra xút dư Để ráo Vỏ chai sạch 40oC: Nhúng 65oC: Nhúng qua xút 80oC: Phun xút 50oC: Nước ấm 2 25oC: Nước ấm 1 12oC: Nước sạch 15oC: Ngừng nhỏ giọt 20oC: Chai đi qua 3 6 9 12 18 2 4 6 8 10 4 8 12 16 20 12 15 24 Chế độ thanh trùng trong 12 giờ. Chế độ thanh trùng trong 12 giờ. Chế độ thanh trùng trong 12 giờ Hình 3.7: Sơ đồ quá trình rửa chai Mô hình của quá trình rửa chai. Chai bẩn sau khi được nhúng sơ bộ vào nước, nhiệt độ nước là 40oC, sau đó chuyển qua khoang xút 2 với 65oC, qua khoang xút 1 với 75oC với nồng độ xút là 8 – 10% và tiếp tục vỏ chai được đi qua khoang nước nóng 2 với 50oC, qua nước ấm 1 với 25oC và được tráng qua nước sạch ở 12oC, P = 4 bar, sau đó chai được làm khô và theo dây chuyền đi ra. Trước khi cho và đóng chai bia thì phải kiểm tra xem lượng xút dư trong chai có đạt được theo yêu cầu hay không (lượng xút dư trong chai sau khi rửa được chuẩn độ bằng HCl 0.1N, là ≤ 0.3ml HCl tiêu tốn). Chai sau khi làm sạch, đưa đến máy chiết chai. Ở đây chai được hút chân không và nạp CO2 để cân bằng áp suất. Sau đó tiến hành chiết chai. Trong quá trình chiết chai tiến hành kiểm tra xem chai sau khi chiết có bị vẩn đục hay không, nếu có thì loại ngay. Rồi chai được đưa đi qua máy thanh trùng. III.2.6. Thanh trùng. Trong bia thành phẩm sau khi chiết chai thông thường luôn chứa các tế bào còn sống gồm tế bào nấm men, vi khuẩn acetic, nấm sợi. Do đó, chúng ta cần xử lý nhiệt nhằm đảm bảo rằng có thể tiêu diệt vi sinh vật gây hại cho bia. Chế độ thanh trùng tại nhà máy bia HABADA gồm 5 buồng thanh trùng: Buồng 1 có nhiệt độ: 30oC Buồng 2 có nhiệt độ: 45oC Buồng 3 có nhiệt độ: 58oC Buồng 4 có nhiệt độ: 60oC Buồng 5 có nhiệt độ: 40oC III.2.7. Dán nhãn. Bia sau khi thanh trùng theo băng tải qua bộ phận soi chai để loại những chai chưa đạt yêu cầu về thể tích. Bia đủ tiêu chuẩn là nhãn dán phải thẳng, không được lệch sang một bên, có phun mực ghi ngày tháng sản xuất, hạn sử dụng phải rõ ràng. III.2.8. Các tiêu chuẩn của bia thành phẩm Bia phải có vị dặc trưng, màu vàng sáng và ống ánh, mùi của hoa houblon và malt tạo nên, bên cạnh đó bia phải có độ bọt phải mịn, đặc và bền lâu. - Trích ly gốc: 12.0 ± 0.2 oP - Độ lên men thực %: 67 ± 3 - Màu EBC: 4 ± 1 - pH: 4.0 ± 0.2 - Độ đắng: 21 ± 3 - Độ đục: 0.7 - VDK, ppm: 0.15 - CO2% : 0.5 ± 0.03 - Độ cồn %: 4 ± 0.2 Sơ đồ phân xưởng rửa chai, chiết chai, thanh trùng và dán nhãn sản. + Thanh trùng bia Rửa chai Máy dán nhãn Đóng két Chai bẩn Máy chiết chai Hình 3.8: Sơ đồ phân xưởng rửa chai, chiết chai, thanh trùng, dán nhãn. III.3. Ưu và nhược điểm trong quy trình sản xuất tại công ty HABADA. III.3.1. Ưu điểm. Nhìn chung nhà máy đang sản xuất dựa theo dây chuyền công nghệ Đan Mạch, sử dụng nhiều thiết bị hiện đại cũng như cũng cần bổ sung thêm một số thiết bị khác nên cũng có những ưu điểm và nhược điểm riêng. Tất cả các nồi nấu, nồi lên men đều làm bằng Inox và nấu bằng các ống dẫn hơi nên chất lượng được đảm bảo. Có các thiết bị chuyên dùng để lắng nên thời gian lắng được giảm xuống. Ví dụ: Thiết bị lắng xoáy Whirlpool dùng trong quá trình nấu. Quá trình lên men chính và lên men phụ đều thực hiện ở trong cùng một tank lên men nên khi hết thời gian lên men chính thì cho hạ nhiệt độ xuống để tiếp tục lên men phụ. Các tank lên men được bố trí các áo lạnh, tác nhân làm lạnh là glycol -4oC nên có thể đảm bảo được việc trao đổi nhiệt đồng đều và không ảnh hưởng nhiều đến chất lượng bia nếu chẳng may glycol có bị rò rỉ. Thiết bị lọc gồm lọc bằng túi lọc, ống lọc, sử dụng các chất trợ lọc như diatomit, cùng với máy lọc khung bản để đảm bảo có thể lọc bia được trong phục vụ cho quá trình chiết chai, cũng như chất lượng bia sau này. Tất cả các thiết bị đều được vệ sinh sạch sẽ để không làm nhiễm tới quá trình lên men. Trong quá trình chiết chai đều có các nhân viên để kiểm tra chất lượng, mẫu mã trước khi đóng két và xuất xưởng. Nói chung các công đoạn của quá trình luôn được giám sát chặt chẽ, đảm bảo đúng theo yêu cầu dặt ra. Nhà máy có hệ thống thi hồi CO2 một cách tự động, từ đây sẽ làm giảm một cách đáng kể việc sử dụng nguồn CO2 từ bên ngoài. III.3.2. Nhược điểm. Nhà máy sử dụng nguyên liệu thay thế còn với tỷ lệ là cao, sẽ làm cho mùi, vị của bia sẽ giảm nên sẽ gây ảnh hưởng tới chất lượng bia sau này. Ở phòng KCS còn thiếu nhiều dụng cụ, thiết bị để phục vụ cho quá trình kiểm tra chất lượng bia, cũng như kiểm tra các điều kiện trong quá trình lên men. Do đó, sẽ không xác định được chính xác quá trình phát triển, sinh trưởng của nấm men. Nguồn nước đầu vào là nước máy mà thành phần trong nước chưa được xác định thành phần một các chính xác. Vì vậy, chưa đánh giá được tác động của nguồn nước ảnh hưởng đến như thế nào tới quá trình nấu, cũng như quá trình lên men. Hơi nóng tạo ra từ việc đốt dầu FO có thể hơi sẽ mang theo dầu mà ảnh hưởng tới chất lượng bia nếu thiết bị rò rỉ. Trong quá trình sản xuất nếu thời gian mất điện quá lâu hay đột xuất thì chưa có cách giải quyết cho các thiết bị lạnh, đặc biệt là các tank lên men, mất điện thì nhiệt độ sẽ lên cao ảnh hưởng tới sự phát triển của nấm men. Do đó, ảnh hưởng tới các quá trình chuyển hóa trong lên men. Máy chiết chai, ghép nắp hay bị hỏng trong quá trình chiết. Máy chiết mà nghỉ trong thời gian dài, nếu sau khi chiết tiếp sẽ gây ra hiện tượng vẩn đục trong bia mà chưa có cách nào giải quyết. Và trong quá trình chiết chai cũng hay có hiện nổ chai, có thể do hàm lượng CO2 được sục vào nhiều, áp suất cao, hay chất lượng chai chưa được tốt. Sau khi chiết thì lượng bia trong từng chai không đồng đều, chai nhiều, chai ít. Nếu nhiều quá có thể bị nổ trong quá trình thanh trùng. Chưa có thiết bị soi chai tự động mà vẫn soi bằng thủ công. CHƯƠNG IV: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ MÔI TRƯỜNG CÔNG TY HABADA IV.1. Các chất thải trong quá trình sản xuất bia. Từ hoạt động thực tế hiện nay có thể nhận thấy 3 nguồn gây ô nhiễm chính gồm: - Nước thải sản xuất: Đây là nguồn gây ô nhiễm chủ yếu - Khí thải lò hơi do đốt dầu FO - Chất thải ắn gồm: bã malt, bã men bia, bùn từ hệ thống xủ lý nước thải. STTNguồn phát thảiTác nhân gây ô nhiễmTác động đến môi trường1Nghiền nguyên liệuBụi nguyên liệuÔ nhiễm không khí2Nấu, đường hóa Nồi hơi Rửa nồi nấu SO2, CO, NO2, bụi, nhiệt Nước thải chứa chất hữu cơ, chất rắn lơ lửng Ô nhiễm không khí Ô nhiễm nước3Lắng lọc Rửa thiết bịBã malt, bã hoa Nước thảiÔ nhiễm nước Ô nhiễm nước4Máy lạnhNH3 rò rỉÔ nhiễm không khí5Lên men Rửa thiết bịCO2, nhiệt độ thấp Nước thải chứa chất hữu cơ, nấm men…Ô nhiễm không khí Ô nhiễm nước6Lọc bia tươi Rửa thiết bịMen bia, cặn protein Nước thải chứa biaÔ nhiễm nước Ô nhiễm nước7Bão hòa CO2CO2 thất thoátÔ nhiễm không khí8Rửa bom, chiết bomBia thất thoátÔ nhiễm nước9Vệ sinh công nghiệpNước thảiÔ nhiễm nước10Xử lý nước thảiNước thải, bùn thảiÔ nhiễm nước11Chất thải sinh hoạtRác thải Nước thảiÔ nhiễm không khí Ô nhiễm nướcChuẩn bị nguyên liệu Nấu – Đường hóa Lọc trong Nấu hoa Tách bã hoa, lắng Làm lạnh Lên men Lọc trong Bão hòa CO2 Chiết chai, box Nước công nghệ Enzyme Hơi Hoa houblon Hơi Nước làm lạnh Máy lạnh Nước làm lạnh Nước nóng cho hạ nhiệt độ rồi tuần hoàn. Môi chất làm lạnh Men giống Nước tuần hoàn Chất trợ lọc Cặn lọc Bia rơi vãi Bã hoa, cặn Bã malt Bã malt Nước nóng CO2 Nước thải Gạo Malt Nước cấp để rửa thiết bị, sàn. Hình 4.1: Sơ đồ phát thải từ dây chuyền công nghệ IV.2. Những tác động và biện pháp giải quyết các loại chất thải. IV.2.1. Tác động đến môi trường không khí. Các nguồn thải có khả năng gây ô nhiễm không khí do sản xuất bia, gồm: Khí thải do đốt dầu FO: Sau khi đốt dầu FO sẽ sinh ra các khí độc như CO, NOx, SO2 và bụi gây ô nhiễm nguồn không khí. Bụi do quá trình nghiền nguyên liệu (ước tính chiếm 0.25% nguyên liệu), trung bình lượng bụi do nghiền nguyên liệu là 100 kg/ngày. Các loại khí phát sinh trong dây chuyền sản xuất: khí CO2 sinh ra trong quá trình lên men chính; khí NH3, glycol có thể sinh ra khi hệ thống làm lạnh bị rò rỉ. Mùi hôi thối và khí độc hại do quá trình phân hủy các chất hữu cơ có trong bã malt, bã men bia và nước thải. Hiện tượng này xảy ra chủ yếu tại khu vực thu hồi bã bia, bã men và hệ thống xử lý nước thải. * Cách khắc phục: Đối với các khí thải do đốt dầu FO gây ra thì công ty đã cho xây dựng hệ thống lò hơi, 90 – 95% lượng bụi, CO, NOx, SO2 sẽ được giữu lại trong hệ thống. Do đó hạn chế được lượng chất thải phát tán vào trong không khí. Valve hướng dòng Ống khói Bộ phận khử mùi Dàn phun Thiết bị hấp thụ dạng Ventury Dung dịch hấp thụ bổ sung Bể chứa Bơm Hình 4.2: Công nghệ xử lý khí thải * Sơ đồ công nghệ: Còn trong quá trình nghiền thì bụi nghiền được thu hồi tái sử dụng làm cho mức ô nhiễm không đáng kể. Tiến hành kiểm tra và bảo dưỡng tốt các hệ thống để khắc phục hiện tượng rò rỉ NH3, CO2, glycol… IV.2.2. Tác động do chất thải rắn. Bã malt: Trung bình cứ 100 lg nguyên liệu ban đầu sinh ra 125 kg bã tươi. Bã men bia, bã hoa houblon và cặn protein:có giá trị dinh dưỡng cao, làm thức ăn bổ sung cho gia súc. Rác thải sinh hoạt: Tùy vào số lượng công nhân. Các chất thải rắn khác: vỏ chai vỡ, bao bì phế liệu, nắp chai phế phẩm, chất trợ lọc, nhãn mác hỏng… * Cách khắc phục: STTLoại chất thải rắnBiện pháp quản lý, xử lý1Bã hèmBán làm thức ăn cho gia súc2Bột trợ lọcThu gom thuê công ty môi trường đô thị xử lý3Cặn menBán làm thức ăn cho gia súc4Nhãn, bã hoaThu gom thuê công ty môi trường đô thị xử lý5Bao bì, chai vỡBán cho các cơ sở tái chế6Chất thải sinh hoạtThu gom thuê công ty môi trường đô thị xử lýIV.2.3. Tác động đến môi trường nước. Nước từ các nhà vệ sinh, nhà bếp. Do trong chất thải chứa nhiều chất dinh dưỡng, chất hữu cơ nên khi phân hủy chúng sinh ra mùi hôi thối khó chịu. Nươc mà tích tụ lâu ngày có màu đen. Tác động chính do nước thải xuất phát từ lượng N va P. N, P là chất dinh dưỡng cần thiết cho các loại thủy sinh vật. Tuy nhiên, khi hàm lượng N và P trong nước dư thừa sẽ gây ra hiện tượng phú dưỡng làm cho nước đục. Tảo dư thừa, chết và phân hủy gây nên mùi khó chịu ảnh hưởng trực tiếp đến sinh vật thủy sinh và môi trường xung quanh. Quá trình phân hủy các chất hữu cơ và tảo sẽ làm giảm nồng độ O2 hòa tan trong nước, vì vậy hạn chế sự phát triển của các sinh vật thủy sinh. Xảy ra hiện tượng phân hủy kị khí sẽ sinh ra mùi hôi thối. Do đó, nước thải sau khi thải ra các ao hồ như ao Lan Q, hồ nhà Dầu và sông Thương đã gây ô nhiễm rất nặng nguồn nước ở các khu vực này. Song vẫn rất khó để đánh giá được mưc độ ô nhiễm do nhà máy phát sinh vì các ao, hồ, sông này cũng là nơi tiếp nhận nước thải từ một lượng lớn dân cư trong thành phố cùng các ngành dịch vụ khác… * Cách khắc phục: 1. Công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt Nước thải nhà bếp Nước thải nhà vệ sinh Song chắn rác Bể tự hoại HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC Nước thải từ nhà bếp, nhà tắm sau khi qua song chắn rác cùng với nước thải từ nhà vệ sinh được xử lý bằng tự hoại. Bể tự hoại được xây ngầm dưới đất là một công trình làm hai chức năng: lắng và phân hủy cặn. Cặn được giữ lại trong bể, dưới tác động của các vi sinh vật kỵ khí, các chất hữu cơ bị phân hủy, tạo ra các chất khí và chất vô cơ hòa tan. Các bể tự hoại được thiết kế và xây dựng thành 3 ngăn có kích thước phù hợp. 2. Công nghệ xử lý nước thải sản xuất. Trước đây nhà máy xử lý nước thải bằng hệ thống bể lọc sinh học biofil nhỏ giọt. Nguyên lý hoạt động của hệ thống Biofil nhỏ giọt này: Sau khi để lắng, nước thải được đưa vào bể biofil bằng cách tưới lên bề mặt bể và thấm qua lớp vật liệu lọc. Ở bề mặt của hạt vật liệu lọc và ở giữa các khe hở của chúng, các hạt bẩn được giữ lại và hình thành nên màng vi sinh. Lượng oxy cần thiết để oxy hóa chất bẩn hữu cơ được thâm nhập và bể cùng với lưu lượng nước thải khi tưới hoặc qua các khe hở ở thành bể. Vi sinh hấp thụ chất hữu cơ và nhờ có oxy mà quá trình oxy hóa các chất hữu cơ thành sản phẩm không độc là: CO2 và H2O xảy ra. Tuy nhiên, hệ thống này đã được xây dựng từ năm 1996 cho dây chuyền sản xuất có công suất 3 triệu lít/năm nên bị xuống cấp. Và nhà máy đã thay thế bằng hệ thống xử lý nước thải bởi bể hiếu khí AEROTEN với kinh phí gần 1 tỷ đồng. Nguyên lý Công nghệ xử lý nước thải bằng AEROTEN. Nước thải Bể điều hòa Bể lắng Bể aeroten Bể lắng Thải Bể phân hủy bùn Xử lý cùng chất thải sinh hoạt Công nghệ xử lý nước thải sản xuất là một quá trình kết hợp 2 phương pháp: hóa học và sinh học. Phương pháp hóa học: Bổ sung các chất trợ lắng để loại bỏ bớt các chất lắng lơ lửng. Phương pháp này tiến hành trước phương pháp sinh học. Phương pháp sinh học (bể aeroten): Sử dụng bùn hoạt tính để oxy hóa chất hữu cơ trong điều kiện đủ oxy cần thiết. Giải thích công nghệ và cách thực hiện: Cải tạo bể lắng ngầm hiện có với dung tích 30 m3 thành bể điều hòa dung tích 60 m3. Tại đây, nước thải được lưu giữ để ổn định về bản chất trước khi đưa vào xử lý. Tận dụng diện tích còn trống để xây nhà điều hành 15 m2 và đặt bể phân hủy bùn. Từ bể diều hòa, nước thải được bơm lên bể lắng 1. Tại đây, bổ sung các hóa chất trợ lắng để lắng các chất lơ lửng. Công đoạn này có vai trò rất quan trọng, quyết định hiệu quả xử lý vì sau khi lắng hàm lượng chất rắn lơ lửng trong nước giảm đi 80%, nồng độ BOD và COD giảm đi khoảng 50 – 60%. Phần lắng được bơm sang bể phân hủy bùn. Bể lắng 1 được cải tạo từ bể phân phối của hệ thống biofil nhỏ giọt trước đây dung tích 50 m3. Thời gian lưu ở bể lắng 1 khoảng 1h. Phần nước từ bể lắng 1 được chuyển sang bể AEROTEN. Bể AEROTEN được xây dựng và cải tạo từ bể biofil gồm 2 ngăn với tổng dung tích 200 m3. Thời gian lưu của nước thải trong bể AEROTEN khoảng 6 – 8h. Nguyên lý hoạt động của bể AEROTEN là dựa trên khả năng oxy hóa và khoáng hóa của các loại vi sinh chứa trong bùn hoạt tính. Ngoài ra, để tăng cường hiệu quả phân hủy, bổ sung oxy không khí bằng bơm nén khí và hệ thống phân phối khí đều khắp bể. Quá trình sục khí không chỉ nhằm mục đích cấp đủ oxy chó quá trình oxy hóa mà còn có tác dụng duy trì các hạt bùn hoạt tính ở trạng thái lơ lửng để tiếp xúc nhiều nhất với các chất ô nhiễm hữu cơ, tạo điều kiện thuận lợi cho phản ứng oxy hóa. Sau công đoạn này khoảng 90% BOD còn lại sẽ được phân hủy. Phần nước trong được bơm sang bể lắng 2. Bùn sinh khối tại bể này được bơm sang bể nén bùn. Tại bể lắng 2 nước được để lắng tự nhiên nhằm sa lắng các hạt chất rắn còn lại trước khi thải ra môi trường. Thời gian lưu của nước thải trong bể AEROTEN rất ngắn 6 – 8h. Bể AEROTEN cho phép xử lý lưu lượng nước thải 600 m3/ngày. Bể phân hủy bùn theo dạng lắng 2 vỏ làm tăng hiệu quả xử lý. Bể làm bằng thép không gỉ có dung tích 10 m3. Thực chất của bể phân hủy bùn là quá trình phân hủy chất rắn hữu cơ trong điều kiện yếm khí. Bể gồm 2 phần: phần trên của bể có máng lắng và phần dưới là bể tự hoại. Thao tác này quyết định hiệu quả xử lý là: khống chế được lượng bùn đưa vào bể để đảm bảo quá trình phân hủy diễn ra thuận lợi, không bị quá tải. Bể lắng 2 vỏ giải quyết cùng một lúc 2 nhiệm vụ: lắng cặn và lên men cặn lắng. Quá trình lên men sẽ sinh ra khí metan. Định kỳ (10 ngày) cặn sẽ được xả bỏ ra ngoài. Thể tích cặn sau xử lý giảm xuống còn 32% so với thê tích bùn tươi. Khi bùn đày và đạt đến độ dặc nhất định, bùn tươi sẽ được bơm hút, vận chuyển đến bãi xử lý chất thải. Hiệu quả xử lý nước thải sản xuất như sau: Thông sốNước thải chưa xử lýNước thải sau bể lắng 1Nước thải sau bể AEROTENNươc thải sau bể lắng 2TCVN –5945-1955pH7.8 – 8.07.8 – 8.07.0 – 7.57.0 – 7.55.5 – 9.0SS150 – 22650 – 7070 – 8040 – 50100BOD5350 – 485140 – 20040 – 5035 – 4550COD450 – 650180 – 25080 – 9060 – 85100 Nước thải bia Lắng 1 Lắng 2 100m Nước ra 5 5 4 3 6 2 1 8 9 7 Dòng thải nước mưa Hình 4.3: KHU XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY BIA HABADA 1: Hồ ga, song chắn rác; 2: Bể phân hủy kỵ khí; 3: Nhà điều hành khu xử lý 4: Bể lắng đợt 1 sử dụng hóa chất keo tụ kết hợp 5: Bể phân hủy AEROTEN 6: Bể lắng trung gian 6 m3 7: Bể lắng đợt 2 8: Bể chứa bùn tưoi 9: Thiết bị phân hủy bùn Đồ Án Tốt Nghiệp - PAGE 54- Hoàng Văn Nhị - 46SH CHƯƠNG V: NGHIÊN CỨU MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI HIỆU SUẤT THU HỒI (η%): tỷ lệ malt/gạo, tỷ lệ enzyme trong quá trình nấu. V.1. Phương pháp nghiên cứu. V.1.1. Đặt vấn đề Trong quy trình sản xuất bia, có thể nói khâu nấu là quan trọng. Ở khâu này quá trình dịch hóa, đường hóa, hay lọc tốt thì sẽ giúp tiết kiệm được thời gian nấu, tăng hiệu suất trích ly, kéo theo đó giảm được sự tiêu hao về năng lượng, giúp chuyển sang quá trình lên men nhanh hơn. Do đó, việc nghiên cứu để làm sao tăng được hiệu suất thu hồi cao là rất cần thiết. Nếu hiệu suất thu hồi cao: một là làm tăng hàm lượng đường trong dịch lanh nhanh đảm bảo điều kiện cho quá trình lên men, hai là cải thiện được quá trình lọc do độ nhớt giảm. Trong phần nghiên cứu này em đi tìm hiểu xem ở tỷ lệ malt/gạo, tỷ lệ enzyme cho vào là bao nhiêu để hiệu suất thu hồi là cao nhất. Tỷ lệ malt/gạo ảnh hưởng tới nồng độ chất khô có trong dịch lên men (malt có độ trích ly là 79%, gạo có độ trích ly là 89%), lượng chất khô này sau khi qua các công đoạn nấu cháo, đường hóa sẽ được trích ly ra ngoài, khi chuyển sang quá trình lên men thì lượng chất khô này sẽ được hấp thụ qua tế bào nấm men và là nguyên liệu chính mà nấm men sử dụng để sinh ra ethanol và CO2 trong quá trình lên men. Vì vậy, chúng ta cần tìm hiểu xem ở tỷ lệ malt/gạo bao nhiêu là phù hợp nhất, để có hiệu suất trích ly là cao nhất. Nếu nồng độ chất khô quá ít thì ảnh hưởng tới việc sử dụng cơ chất của nấm men, sản phẩm tạo thành ít, dẫn đến chất lượng bia giảm. Tỷ lệ enzyme cho vào trong quá trình nấu, đường hóa sẽ ảnh hưởng rất lớn tới hiệu suất thu hồi dịch đường từ malt và gạo. Nếu tỷ lệ enzyme cho vào mà nhiều thì sẽ rút ngắn được thời gian dịch hóa trong nồi nấu, thời gian đường hóa trong quá trình đường hóa, vì vậy việc chuyển lắng sẽ nhanh hơn. Mặt khác, tăng hàm lượng enzyme làm tăng hiệu suất trích ly, làm giảm độ nhớt của dịch hèm. Như vậy, tạo điều kiện cho quá trình lọc được nhanh hơn. Trong đề tài này em thử nghiệm việc thay đổi tỷ lệ enzyme Termamyl cho quá trình nấu, tỷ lệ enzyme Cereflo cho quá trình đường hóa để xem ở tỷ lệ nào thì hiệu suất thu hồi là cao nhất. V.1.2. Bố trí thí nghiệm V.1.2.1. Bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ malt/gạo (M/G) ảnh hưởng tới hiệu suất thu hồi Nguyên liệu cho nấu. Malt và gạo M/G = 69/31 M/G = 57/43 M/G = 54/46 M/G = 50/50 M/G = 40/60 Xác định oP, Vhèm lạnh Tính η% Xác định tỷ lệ M/G thích hợp V.1.2.2. Bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ Enzyme ảnh hưởng tới hiệu suất thu hồi Nguyên liệu cho nấu. Malt và gạo TN1 Termamyl: 150ml Cereflo: 150 ml Xác định oP, Vhèm lạnh Tính η% Xác định tỷ lệ enzyme thích hợp TN2 Termamyl: 200ml Cereflo: 200 ml TN3 Termamyl: 250ml Cereflo: 250 ml TN4 Termamyl: 300ml Cereflo: 300 ml V.1.3. Tiến hành thí nghiệm Tiến hành cân nguyên liệu cho 1 mẻ nấu, mỗi mẻ nấu ta cho thay đổi tỷ lệ nguyên liệu. Công thức nấu cho từng nồi như sau: * Nồi cháo: - Gạo: 320 kg - Malt lót: 50 kg - Termamyl: 200ml - CaSO4.2H2O: 350g * Nồi hèm: - Malt: 375 kg - Cereflo: 200ml - CaSO4.2H2O: 350g - CaCl2.2H2O: 350g - Hexamethylen tertramyl (C6H12N4): 180g * Nồi sôi hoa: - CaCl2.2H2O: 350g - H3PO4: 500ml - Houblon: 4.5 kg Từ công thức nấu này ta tiến hành nấu như biểu độ nấu (Chương III). Gạo đã được nghiền và malt lót được cho vào nồi cháo ở 50oC, sau đó đến quá trình gia nhiệt nồi cháo lên 90oC trong 35 phút và giữ ở 90oC trong 10 phút nhằm cho sự hoạt động của enzyme  - amylase để quá trình dịch hóa được diễn ra, làm cho loãng dung dịch trong nồi cháo tạo điều kiện cho việc đun sôi ở 100oC. Sau đó nồi cháo được đổ vào nồi malt đang ở 45oC được nồi hèm, dung dịch trong nồi hèm có nhiệt độ là 67oC, quá trình chuyển này diễn ra trong 5 phút và tiến hành quá trình đường hóa trong 60 phút, rồi gia nhiệt lên 76oC và giữ ở nhiệt độ này trong 10 phút và sau đó chuyển toàn bộ dịch trong nồi hèm sang nồi lọc. Tiến hành lọc để thu hèm đầu, ta tiến hành lọc 3 lần thu được 62hl. Lọc hèm đầu được nửa thì chuyển sang nồi sôi hoa. Dịch trong nồi sôi hoa được đun sôi ở 100oC trong 80 phút, khi sôi này thì lượng dịch bị mất đi 10hl còn lại 52hl. Sau đó cho vào lắng xoáy trong 15 phút, rồi nghỉ khoảng 20 phút cho nhiệt độ trong nồi lắng giảm xuống 90oC, và thực hiện quá trình lạnh nhanh trong 60 phút xuống 15oC, rồi dịch lạnh nhanh này được bơm sang các tank lên men để thực hiện quá trình lên men chính. Trong quá trình lạnh nhanh ta đi lấy dịch lạnh nhanh vể để đo độ đường (oP), còn thể tích hèm lạnh nhanh được đọc dựa trên vạch chỉ ghi ở trên nồi. Sau khi xác định được độ đường (oP) và thể tích của dịch lạnh nhanh (VHL), ta đi xác định hiệu suất thu hồi. Hiệu suất thu hồi được tính theo công thức sau: Trong đó: VHL: Thể tích hèm lạnh nhanh đo được. oP : Độ đường đo được. mG, mM : Lần lượt là khối lượng ban đầu của gạo và malt đem đi nấu. 0.89, 0.79: lần lượt là độ trích ly của gạo và malt. V.1.3. Kết quả nghiên cứu và thảo luận. V.1.3.1. Xác định tỷ lệ malt/gạo (M/G) ảnh hưởng tới hiệu suất thu hồi (η%). Sau khi xác định hiệu suất thu hồi, kết quả được thể hiện theo hình 5.1: Bảng 5.1: Kết quả sau khi xác định hiệu suất thu hồi. STTMalt (kg)Gạo (kg)Tỷ lệCo (oP)Vhèm lạnhη (%)155025069/3111.01660092.6242532057/439.822884091.3324025554/469.81720090.9422722650/509.751742089.3522533040/609.71721088.5 Hình 5.1: Biểu đồ thể hiện kết quả sự thay đổi tỷ lệ Malt/Gạo Nhận xét: Dựa vào đồ thị ta thấy rằng ở tỷ lệ M/G = 69/31 có hiệu suất thu hồi là cao nhất, sau đó là tỷ lệ M/G = 57/43, còn các tỷ lệ sau có hiệu suất thu hồi là thấp dần. Như ở tỷ lệ M/G = 40/60 có hiệu suất thu hồi là thấp nhất và, tỷ lệ M/G = 54/46 và tỷ lệ M/G = 50/50 cũng vậy có hiệu suất thu hồi thấp hơn 90%, tuy lượng malt giảm, gạo thay thế nhiều có thể làm giảm giá thành sản phẩm đầu ra nhưng chất lượng bia sẽ không được tốt và nó còn ảnh hường tới quá trình lọc, làm cho việc lọc dịch ban đầu chậm lại, mặt khác có thể làm rách màng do lượng malt quá ít (vì khi cho malt vào thì có cả vỏ cuat malt, vỏ này có tách dụng tạo màng cho quá trình lọc, giúp quá trình lọc được tốt hơn). Do đó, chúng ta không chọn 3 tỷ lệ này. Còn ở 2 tỷ lệ đầu tiên thì có hiệu suất thu hồi cao hơn cả. Tuy ở tỷ lệ M/G = 69/31 cho chất lượng bia ra sau này thơm ngon nhưng lượng malt sử dụng quá nhiều nên gia thành bia thành phẩm sẽ cao, giá thành như vậy thì rất khó mà cạnh tranh được với các hãng bia lớn khác như bia Hà Nội, bia Việt Hà…Như vậy, tỷ lệ 57/43 là phù hợp với điều kiện công ty hiện tại. Mặt khác, sản phẩm công ty sản xuất ra thường bán chủ yếu là ở trong nội tỉnh và một số tỉnh lân cận, mà tỉnh Bắc Giang là một tỉnh chủ yếu là miền núi, thu nhập của nhân dân chưa cao nên bia với giá thành thấp sẽ là phù hợp hơn với thu nhập của nhân dân hiện nay. Vì vậy, tỷ lệ thích hợp nhất là Malt/Gạo = 57/43. V.1.3.2. Xác định tỷ lệ Enzyme ảnh hưởng tới hiệu suất thu hồi (η%). Sau khi xác định hiệu suất thu hồi, kết quả được thể hiện theo hình 5.2: Bảng 5.2: Kết quả sau khi xác định hiệu suất thu hồi. STTTermamylCerefloCo (oP)Vhèm lạnhη (%)11501509.4588089.0722002009.8570090.0232502509.9578092.2143003009.9578092.21 Hình 5.2: Biểu đồ thể hiện kết quả sự thay đổi tỷ lệ enzyme Nhận xét: Nhìn vào đồ thị ta nhận thấy hiệu suất thu hồi tăng dần nếu chúng ta tăng dần tỷ lệ enzyme Termamyl và Cereflo. Hiệu suất thu hồi tăng lên từ 89.07% lên 92.21% là khoảng hơn 2% là rất tốt. Điều này rất dễ hiểu vì nếu ta tăng lượng enzyme vào thì làm rút ngắn quá trình nấu cũng như quá trình đường hóa giảm, bình thường quá trình đường hóa trong khấu nấu diễn ra khoảng trong 1 giờ, nay tăng hàm lượng enzyme làm cho quá trình đường hóa giảm xuống khoảng từ 45 -50 phút. Mặt khác, nó còn làm tăng hiệu suất trích ly (bằng chứng là hiệu suất thu hồi tăng dần), làm giảm độ nhớt, quá trình lọc được nhanh chóng. Nhưng nếu ta tăng dần đến một giới hạn thì hiệu suất thu hồi sẽ không tăng nhiều như ở tỷ lệ enzyme là 250 ml và 300ml đều có hiệu suât thu hồi là 92.21%. Ta thấy nếu tăng lên 50ml enzyme hiệu suất thu hồi tăng lên khoảng 2% như từ 200ml lên 250ml là chấp nhận được. Tăng lượng enzyme từ 250ml lên 300ml nhưng hiệu suất thu hòi không chênh lệch nhau, nên chọn lượng enzyme cho vào Termamyl 250ml và Cereflo 250ml. Còn ở tỷ lệ enzyme 150ml hiệu suât thu hồi là thấp sẽ ảnh hưởng tới chất lượng bia sau này. Vì vậy, nếu ta tăng lượng enzyme Termamyl là 250ml, Cereflo là 250ml thì thích hợp để có được hiệu suất thu hồi cao. Kết luận chung: Vậy chúng ta chọn ra được việc cấp nguyên liệu nấu sao cho hiệu suất thu hồi được cao nhất đã xác định được. Kết quả thích hợp được xác định trong quá trình thực tập và thí nghiệm tại công ty như sau: Tỷ lệ malt/gạo ban đầu cho vào: 57/43. Tỷ lệ enzyme cho vào: Termamyl 250ml, Cereflo 250ml. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 1. Kết luận. Sau một thời gian thực tập và tìm hiểu công nghệ tại công ty cổ phần HABADA Bắc Giang tôi rút ra những nhận xét sau: - Đã tìm hiểu được công nghệ sản xuất bia tại công ty cổ phẩn HABADA Bắc Giang, từ nguồn nghuyên liệu đầu vào đến sản phẩm ra, cùng với công tác xử lý môi trường của nhà máy. - Công ty tuy được xây dựng trên một diện tích chưa thật rộng, vẫn gần khu dân cư nhưng trong quá trình làm việc không bị ảnh hưởng nhiều của các tác nhân bên ngoài đến việc sản xuất và chất lượng sản phẩm. - Nguồn nguyên liệu được chủ động, chất lượng nước được đảm bảo cho quá trình sinh hoạt và sản xuất. - Máy móc được vệ sinh và bảo dưỡng định kỳ. Đội ngũ kỹ sư, công nhân viên lành nghề, nhiệt tình, có nhiều kinh nghiệm. Đây là một nhân tố quan trọng trong công ty góp phần làm nâng cao chất lượng của sản phẩm. - Quá trình sản xuất luôn đảm bảo độ an toàn cao, cụ thể ở mỗi phân xưởng có đặt các bình chữa cháy, những nội quy quy định những điều bắt buộc công, nhân viên thực hiện nghiêm túc. - Nhà máy đã đầu tư một hệ thống xử lý nước thải với vốn đầu tư gần 1 tỷ đồng, dựa trên bể hiếu khí AEROTEN, đảm bảo xử lý nước thải trước khi thải ra ngoài ao, sông. 2. Kiến nghị - Công ty nên quan tâm và đầu tư nhiều hơn cho các phòng thí nghiệm để có được các máy mọc thiết bị hiện đại phục vụ cho việc kiểm tra chất lượng nguyên liệu đầu vào, các thông số, các chỉ tiêu cho bia, và cho việc cảm quan. Vì theo tình hình thực tế thì công ty chưa có một phòng thí nghiệm cảm quan theo đúng nghĩa. - Công ty nên giảm lượng nguyên liệu thay thế mà cần tăng lượng malt để cho chất lượng bia được tốt hơn. - Công ty cần phải có một địa điểm rộng rãi hơn, nằm cách xa khu dân cư, một mặt tránh được các ô nhiễm ảnh hưởng tới việc sản xuất, một mặt cũng tránh làm ảnh hưởng tới môi trường cảnh quan các khu dân cư xung quanh. TÀI LIỆU THAM KHẢO Công ty cổ phần HABADA, Trung tâm xử lý môi trường Bộ tư lệnh Hóa học, Bắc Giang. Báo cáo đánh giá tác động môi trường nhà máy bia HABADA (2006). PGS. PTS. Hoàng Đình Hòa (2002), Công nghệ sản xuất malt & bia, NXB Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội. PGS.TS. Lương Đức Phẩm (2004), Công nghệ vi sinh vật, NXB Nông Nghiệp Hà Nội. PGS.TS. Lương Đức Phẩm, Nấm men công nghiệp, NXB Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội. Nguyễn Văn Tặng (biên soạn), Giáo trình Công nghệ sản xuất các sản phẩm lên men, ĐH Nha Trang – 2007. Cao Thị Thanh Tâm 42TP – 2 (2004), Đồ án tốt nghiệp, ĐH Nha Trang. Kỹ sư Ngô Duy Tuấn, Công nghệ sản xuất bia HABADA (dịch theo bản tiếng Anh), Công ty Cổ phần HABADA Bắc Giang.