TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT
CÔNG NGHỆ TPHCM
BÀI BÁO CÁO
Tên đề tài
THIẾT BỊ LỌC BIA
GVHD:ThS Nguyễn Thị Hiền
Các Thành Viên Trong Nhóm:
NGUYỄN THỊ KIM CHI
NGUYỄN QUỐC CƯƠNG
PHẠM THỊ BÍCH NGỌC
VŨ ANH TUẤN
MSSV
THIẾT BỊ LỌC BIA
MỤC LỤC
I.
GIỚI THIỆU VỀ BIA
1) Khái niệm về Bia
2) Ngành bia Việt Nam
II.
III.
QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA
QUÁ TRÌNH LỌC TRONG BIA
1. Mục đích
2. Cơ sở lý thuyết của quá trình
3. Kĩ thuật lọc trong bia
Làm trong bia bằng máy lọc có sử dụng bột
Làm trong bia bằng máy lọc khung bản
Làm trong bia bằng máy lọc đĩa.
Làm trong bia bằng máy lọc nến
Máy lọc không sử dụng bột trợ lọc
Máy lọc khối
Máy lọc tấm
Máy lọc màng
2
THIẾT BỊ LỌC BIA
I.
GIỚI THIỆU VỀ BIA
1. Khái niệm
-Bia là một loại nước uống chứa cồn được sản xuất bằng quá trình
lên men của đường lơ lửng trong môi trường lỏng và nó không được
chưng cất sau khi lên men. Nói một cách khác, bia là loại nước giải khát
có độ cồn thấp, bọt mịn xốp và có hương vị đặc trưng của hoa houblon.
Đặc biệt CO2 hòa tan trong bia có tác dụng giải nhiệt nhanh, hỗ trợ cho
quá trình tiêu hóa, ngoài ra trong bia còn chứa một lượng vitamin khá
phong phú (chủ yếu là vitamin nhóm B như vitamin B1, B2, PP. . .). Nhờ
những ưu điểm này, bia được sử dụng rộng rãi ở hầu hết các nước trên
thế giới với sản lượng ngày càng tăng. Đối với nước ta bia đã trở thành
loại đồ uống quen thuộc với sản lượng ngày càng tăng và đã trở ngành
công nghiệp mũi nhọn trong ngành công nghiệp nước ta.
-Quá trình sản xuất bia được gọi là nấu bia. Do các thành phần sử
dụng để sản xuất bia có khác biệt tùy theo từng khu vực, các đặc trưng
của bia như hương vị và màu sắc cũng thay đổi rất khác nhau và do đó có
khái niệm loại bia hay các sự phân loại khác.
3
THIẾT BỊ LỌC BIA
2. Ngành bia ở Việt Nam
- Bia được đưa vào Việt Nam từ năm 1890 cùng với sự có mặt của Nhà
máy Bia Sài Gòn và Nhà máy Bia Hà Nội, như vậy ngành bia Việt
Nam đã có lịch sử trên 100 năm.
- Năm năm trở lại đây, do tác động của nhiều yếu tố như tốc độ tăng
trưởng GDP, tốc độ tăng dân số, tốc độ đô thị hóa, tốc độ đầu tư... mà
ngành công nghiệp bia đã phát triển với tốc độ tăng trưởng cao. Chẳng
hạn như năm 2003, sản lượng bia đạt 1290 triệu lít, tăng 20,7% so với
năm 2002, đạt 79% so với công suất thiết kế, tiêu thụ bình quân đầu
người đạt 16lít/năm, nộp ngân sách nhà nước khoảng 3650 tỷ đồng.
- Các nhà máy bia có công suất trên 100 triệu lít/năm đều có hệ thống
thiết bị hiện đại, tiên tiến, nhập khẩu từ các nước có nền công nghiệp
sản xuất bia phát triển mạnh như: Đức, Đan Mạch... Các nhà máy bia
có công suất trên 20 triệu lít/năm cho đến nay đã đầu tư chiều sâu, đổi
mới thiết bị,tiếp thu trình độ công nghệ tiên tiến vào sản xuất.
- Ở Việt Nam tuy sản lượng bia tăng nhanh nhưng công nghệ lên men
bia nồng độ cao chưa được phát triển. Phần lớn các nhà máy bia của
Việt Nam chỉ lên men dịch đường có nồng độ 10-12oBx, với tỷ lệ gạo
làm nguyên liệu thay thế là 30%, nên sản xuất ra bia có độ cồn 3 5%v/v. Như vậy việc nghiên cứu sản xuất dịch đường cho lên men bia
nồng độ cao không chỉ đáp ứng nhu cầu về bia ngày càng tăng mà còn
nâng cao tỷ lệ nguyên liệu thay thế, hiệu quả sử dụng thiết bị, tạo ổn
định cho bia thành phẩm, đem lại hiệu quả kinh tế và góp phần đa
dạng hóa sản phẩm.
I.
QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA
4
THIẾT BỊ LỌC BIA
Malt
Thế
liệu
Làm sạch
Làm sạch
Cân
Cân
Nghiền
Nghiền
Đường hóa
Hồ hóa
Lọc dịch đường
Bã
Houblon hóa
Lọc hoa
houblon
Lắng
Men
giống
Nhân giống
Thu hồi
men
Làm lạnh
nhanh
Lên men chính
Bã hoa
Thu hồi CO2
Lên men phụ
men
Lọc bia
Chai
Xử Lý
Bão hòa CO2
Xử lý
Chiết chai
Chiết lon
Thanh trùng
Thanh trùng
Dán nhãn
5
SP bia chai
SP bia lon
THIẾT BỊ LỌC BIA
II.
Lọc trong bia
1. Mục đích
-Tạo độ trong lóng lánh cho bia
-Loại bỏ đáng kể số lượng vi sinh vật bao gồm nấm men vẫn còn tồn tại
sau quá trình tàng trữ có khả năng làm đục bia.
-Loại bỏ các phức chất protein, các hạt dạng keo polyphenol, polysaccarit
và protein ít tan,những chất này làm bia rất nhanh đục, nhờ vậy làm bia
ổn định hơn
2. Cơ sở lý thuyết của quá trình:
-Trong quá trình lên men phụ và tàng trữ,bia đã được làm trong bia 1
cách tự nhiên nhưng chưa đạt đến mức độ cần thiết.Trong bia còn hiện diện
nấm men,hạt phân tán cơ học,dạng hạt keo,phức chất proteinpolyphenol,nhựa đắng và nhiều loại hạt khác tạo màu đục của bia.Nếu chúng
ta không loại những cấu tử này thì bia sẽ kém bền,chính vì vậy việc lọc trong
bia sẽ tăng thời gian bảo quản trong quá trình lưu thông trên thị trường.
-Nguyên tắc lọc trong bia dựa trên 2 quá trình:
+Cơ chế sàng:giữ lại tất cả các hạt có kích thước lớn hơn kích thước của
vật liệu lọc mộ cách cơ học như cơ cấu sàng, trong đó lớp vật liệu lọc đóng vai
trò như một mặt sàng. Các hạt huyền phù co1 thể được giữ ngay trên lớp vật
liệu lọc hoặc bị giữ bên trong lớp vật liệu lọc tùy theo kích thước của chúng
+Cơ chế hấp phụ:cơ chế này cho phép giữ lại các hạt huyền phù có kích
thước nhỏ hơn kích thước của các lỗ trong vật liệu lọc, dựa trên sự hấp phụ của
các hạt đó đối với vật liệu lọc.
Hiệu qủa của quá trình hấp phụ,phụ thuộc trước hết vào bản chất hấp phụ và
chất bị hấp phụ,sau đó là thời điểm trong quá trình lọc.
-Trong công nghiệp sản xuất bia,những loại vật liệu lọc được sử dụng
rộng rãi nhất gồm:
6
THIẾT BỊ LỌC BIA
+Xơ bông trộn với bột amian rồi ép chặt thành bánh hình tròn .Vì độ dày
của các bánh khá lớn,cho nên trong thuật ngữ chuyên ngành chúng được gọi là
khối lọc.
+Sợi Xenlluloza dệt và ép thành tấm,khi tiến hành lọc bia phải phủ bột
diatomit.Vì độ dày của các tấm này bé hơn nữa chúng lại bền và rất dai,trong
thuật ngữ chuyên ngành chúng được gọi là tấm lọc.
-Trong quá trình lọc có thể xảy ra hiện tượng giảm nồng độ chất hào tan
của bia.Do 1 phần các dạng keo bị loại ra ngoài cho nên độ nhớt của bia sau khi
lọc cũng bị giảm và khả năng tạo bọt cũng giảm
-Lọc bia luôn dẫn đến sự hao phí về khối lượng và hao phí CO2,mặc dù
quá trình đó được thực hiện trong 1 hệ thống hoàn toàn kín.Muốn tránh hao phí
về CO2 thì trước lúc lọc,bia được làm lạnh đến O0C.Giải pháp này có 1 điểm rất
hay là tạo trước điều kiện cho bia điều kiện gây đục ở nhiệt độ thấp ,có như vậy
thì sau này hiện tượng đó mới không bị lặp lại nữa.
3. Kĩ thuật lọc trong bia.Người ta có thể phân ta thành các loại sau:
*Máy lọc có sử dụng bột lọc Kieselgur (diatomit):
- Máy lọc khung bản.
- Máy lọc đĩa.
- Máy lọc nến.
*Máy lọc không sử dụng bột trợ lọc :
- Máy lọc khối.
- Máy lọc tấm.
- Máy lọc màng.
Làm trong bia bằng máy lọc có sử dụng bột lọc:
Làm trong bia bằng máy lọc khung bản:
*Nguyên tắc làm việc của máy lọc khung bản
7
THIẾT BỊ LỌC BIA
Một máy lọc khung bản bao gồm các khung và bản được ngăn với nhau bằng
các tấm giấy lọc phủ cả 2 phía của bản. sau khi các khung và bản được ép sát
nhau,khoảng không giửa các khung sẻ là nơi chứa huyền phù bột trợ lọc và bia
cần lọc. Lớp áo bột trợ lọc sẻ được phủ lên bề mặt giấy lọc, bia trong được lọc
và đi qua các tấm bản và ra ngoài.
Máy dạng này có thể có bề mặt lọc đến 20 – 400 m2 , hiệu suất của máy từ
70 đến 1000 hl/h với khoảng 3,5 hl/m2 bã lọc. Máy có thể chịu được áp suất lên
đến 6 – 8 kg.
*Ưu điểm:
- Bề mặt lọc lớn.
- Dịch lọc trong và loại bỏ được nấm men.
- Tấm đỡ có thể thay thế dể dàng.
- Lọc được các cặn bẩn.
8
THIẾT BỊ LỌC BIA
- Không cần người có chuyên môn cao.
*Nhược điểm:
- Cần nhiều thời gian vệ sinh.
- Phải thay thế tấm đỡ theo chu kỳ.
- Giá thành tấm đỡ cao.
- Dịch chảy nhiều, phân bố không đồng đều.
- Phải tháo khung bản khi cần giảm áp suất.
- Khi sử dụng máy, trước khi khởi động máy,cần thiết phải kiểm
tra các vấn đề sau:
+Các tấm giấy lọc phải được lắp đúng chiều: bề mặt nhăn được lắp về
phía khung, bề mặt phẳng được hường về phía bản.Tấm lọc đặt không đúng
hướng có nguy cơ gây ra hiện tượng: các sợi nhỏ và hạt nhỏ diatomit sẽ đi vào
dịch lọc, đồng thời làm giảm hiệu suất lọc do thiếu độ xốp dẫn đến máy bị tắc.
+Sự cân đối của máy lọc.
+Không sục CO2 ở giữa bơm và máy lọc (có nguy cơ diatomit và nấm
men đi vào dịch trong).
Làm trong bia bằng máy lọc đĩa.
*Cấu tạo
9
THIẾT BỊ LỌC BIA
1.Vòi dẫn bia đục 2,5. cốc lưu bia đục
6.Đường ống dẫn bia đục vào
7.Khối lọc
11. van lối ra
3.van xả khí
4,9. áp kế
10.đường ống dẫn bia trong đi ra
8.cốc bia trong (mẫu)
12.Tay quay
13.van lối vào
- Thiết bị lọc đĩa có cấu tạo chính bao gồm 1 vỏ hình trụ nằm ngang
hoặc thẳng đứng có chứa 1 trục rỗng trên đó gắn rất nhiều đĩa làm nhiệm vụ
lọc.Các đĩa này được gắn trên 1 trục rỗng có nhiệm vụ dẫn bia trong.Trên bề
mặt đĩa có rãnh hoặc đục lỗ,đây chính là các bề mặt phủ bột trợ lọc.
Có 1 số loại thiết bị lọc đĩa như sau:
- Thiết bị lọc đĩa thẳng đứng: Thân hình trụ đặt thẳng đứng,các đĩa được
đặt nằm ngang.
10
THIẾT BỊ LỌC BIA
- Thiết bị lọc đĩa ngang: Than hình trụ nằm ngang ,đĩa lọc được gắn thẳng
đứng.
- Thiết bị lọc đĩa quay: Trong quá trình lọc,các đĩa lọc quay với vận tốc
350-450 vòng trên phút.
Các đĩa lọc được chế tạo bằng sắt Crom nickel với kích thước các lỗ trên
đó là 50-80 micromét.
Bề mặt lọc của máy lọc này có thể lên đến 10-200 m2.Hiệu suất của máy
này là 5 hl/m2/h với hiệu suất tối đa cóa thể lên đến 1000 hl/h.Chu kỳ lọc của
máy là 6-9h
Những máy có bề mặt lọc lớn hơn 45 m2 phải có 2 cửa vào để chất trợ lọc
được phân bố đồng đều khi tạo màng lọc.Các máy lọc này có thể hoạt động tốt
với áp suất tối đa lên đến 6-8 atm
*Nguyên tắc của máy lọc đĩa:
Bia và bột trợ lọc được bơm vào máy,bột trợ lọc sẽ phủ ở phía bên ngoài
của các đĩa,bia trong được lọc qua các lớp bột trợ lọc và đi vào bên trong các
đĩa và được gom vào đường dẫn giữa trục để đi ra ngoài theo.
Khi rửa bột trợ lọc,nước được phun lên bề mặt của đĩa nhờ hệ thống
phun nước là các thành trục hình chữ U,được đục lỗ có thể quay xung quanh các
đĩa nhờ động cơ gắn phí dưới hoặc phía trên máy lọc.
Trong quá trình lọc phải theo dõi 2 vị trí: Độ trong của bia ở cốc 8 và
chênh lệch áp suất giữa 2 áp kế đầu ra và đoạn cuối của máy.Nếu độ trong
không đạt được mức như ban đầu ,hoặc chênh lệch áp suất quá lớn chứng tỏ
kháng trở trong máy rất cao ,khả năng hấp phụ của khối lọc đã giảm nhiều.Khi
11
THIẾT BỊ LỌC BIA
đó ta phải dừng máy,khối lọc được tháo ra,rửa sạch ,thanh trùng và ép bánh để
chuẩn bị mẻ lọc sau.
Làm trong bia bằng máy lọc nến
*Cấu tạo
1.Nến lọc 2.vỉ gắn lọc nến
3.Đường bia đục vào 4.Đường bia trong ra
- Máy lọc nến là một thiết bị hình trụ, đáy côn đặt thẳng đứng, trong
đó có chứa các ống lọc được gắn vào cùng một tấm vĩ ngăn cách giữa vùng
dịch chưa lọc và dịch đã lọc.Các nến lọc cũng có thể được gắn với một máy hệ
thống các ống dẫn bia trong thay thế cho các vj ngăn này.
- Khi làm việc,bia và bột trợ lọc được bơm vào thiết bị theo đường 3,
bột sẽ phủ lên trên bề mặt các cột lọc, bia trong sẽ đi qua lớp bột trợ lọc này và
đi vào tâm của cột lọc sau khi đã được tách các kết tủa và cặn. Bia trong theo
tâm ống đươc dẫn lên khoang phía trên và đi ra ngoài theo đường 4.
12
THIẾT BỊ LỌC BIA
- Các cột lọc có thể được cấu tạo là những sợi kim loại hình nêm
được cuốn quanh một ống rỗng đục lỗ sao cho cách nhau một khoảng xác định
từ 50 – 80 micro met.Chiều dài của sợi dây có thể tới 2 m.
Trong một máy lọc nến có thể có tới có 700 cột lọc như vậy tạo ra một bề
mặt lọc rất lớn.Tùy theo kích thước của cột lọc mà bền mặt lọc có thể khác :
Với cột đường kính 25 mm, dài 1,5 m, diện tích lọc là 0,118 m2
Với cột đường kính 30 mm, dài 1,5m, diện tích lọc là 0,141 m2
Với cột đường kính 35 mm, dài 2 m, diện tích lọc là 0,220 m2
Ngoài ra các cột lọc cũng có thể được cấu tạo bằng thép không gỉ với các
lỗ lọc dạng khe hoặc bao gồm nhiều vành thép không gỉ gắn cách nhau một
khoảng nhất định.Các rãnh của ống có đục lỗ cho phép hút dịch và thoát ra dịch
trong được thực hiện ở đầu trên.
*Ưu điểm và nhược điểm:
Ưu điểm:
- Bề mặt lọc tăng dần do sự bồi đắp liên tục bột trợ lọc.
- Các bộ phận lọc không di chuyển.
- Bản mặt lọc không bị thay thế định kỳ.
- Có thể tự động hóa.
- Giảm hàm lượng oxy xâm nhập.
- Dễ dàng lắp đặt.
Nhược điểm:
13
THIẾT BỊ LỌC BIA
- Rất nhạy cảm với sự tăng áp suất đột ngột.
- Chu trình lọc ngắn.
- Không thể tăng năng suất bằng cách tăng bộ phận lọc.
- Tiêu thụ lượng nước rửa lớn.
- Khó khăn trong việc rửa và bảo dưỡng các nến lọc.
- Việc tháo dỡ phức tạp đối với các nến dạng cốc.
- Có nguy cơ bị biến dạng khi siết chặt các nến dạng cốc.
- Có nguy cơ bị đứt vòng đỡ của dải trên các nến dạng sợi quấn
thành hình xoáy ốc.
Máy lọc không sử dụng bột trợ lọc
Máy lọc khối
- Máy lọc khối (mass filter) là thiết bị lọc được sử dụng nhiều trước
đây, hiện nay không được sử dụng nữa.
- Trong thiết bị lọc này, bia được dẫn qua một khối vật liệu dày
khoảng 6 cm bằng vật liệu bông có bổ sung 1% amiăng để tăng mức độ trong
cho dịch lọc. Vật liệu lọc này được nén thành khối dẹp và được dặt trong máy
lọc. Máy lọc dạng khối vận hành theo nguyên tắc giống như máy lọc dịnh
đường, nhưng vải lọc được thay thế bằng khối lọc. Máy lọc khối có khả năng
hấp thụ và sàng tốt nhờ bề dày của khối lọc.Do lọc chậm, người ta thu được một
ít bia gần như tiệt trùng với điều kiện là các khối lọc được ép đều nhau và các
tấm đệm hoàn toàn kín. Năng suất thiết bị lọc khối có thể đạt tới 68 hl/m2 diện
tích lọc trong một giờ.
- Ngày nay,do cấm sử dụng amiăng nên thiết bị lọc dạng này không
còn được sử dụng.Hơn nữa máy lọc khối còn có nhược điểm cần nhiều thao tác
14
THIẾT BỊ LỌC BIA
cho các công đoạn như tháo, rửa, sắp xếp các khối lọc dẫn đến chi phí nhân
công cao:
Tháo máy lọc.
Tháo, rửa và vô trùng các khối vật liệu lọc.
Sắp xếp lại vá nén chặt các khối vật liệu lọc.
Ngoài ra, ở quy mô nhà máy có năng suất trung bình, khi dùng thiết bị lọc
này còn đòi hỏi nhiều công đoạn bổ trợ khác.
Máy lọc tấm
- Máy lọc tấm (sheef filter), không như máy lọc khung bản,chỉ có
các bản, trên đó các tấm lọc được treo giữa 2 bản. Bia được cấp vào các bản từ
cả trên và dưới đồng thời và chảy sang các bản kế cận.
- Các tấm lọc thường được làm bằng xenluloza va diatomit. Tỷ lệ
giữa 2 thành phần này cũng như cấu trúc sợi của xenluloza có ảnh hưởng tới
hiệu quả làm việc của máy lọc.
Các tấm lọc này có thể được chia thành các nhóm khác nhau tùy theo khả
năng lọc của chúng:
- Lọc thô.
-Lọc trong.
-Lọc tinh.
-Lọc vô trùng.
Trong nhà máy bia, thông thường lọc tấm được sử dụng để lọc sơ bộ
trước khi lọc có sử dụng bột trợ lọc.
15
THIẾT BỊ LỌC BIA
Tuy nhiên sử dụng lọc tấm có một số nhược điểm sau:
- Các tấm lọc không tái sử dụng được.
- Máy lọc cần diện tich lớn và cần nhiền công sức cho quá trình lọc.
- Chi phí vận hành cao.
- Khó tự động hóa và phải vệ sinh máy thủ công
- Không thể sử dụng được đối với bia có hàm lượng chất rắn cao và có
nhiều tế bào nấm men.
Máy lọc màng Membrane
- Máy lọc màng được sử dụng để lọc vô trùng bia nhờ cấu tạo các
màng lọc bằng xenlulo có khả năng giữ các vi khuẩn với các kích thước như
sau: 0,46 / 0,22 micromet; 0,30 / 0,05 micromet; 1,2 / 0,3 micromet. Các màng
này không có tính hấp thụ mà chỉ có vai trò sàng giữ lại tất cả những vật có kích
thước lớn hơn kích thước các lỗ của màng. Màng lọc thường hình tròn, chúng
được đỡ bỡi những tấm kim loại được đục xung quanh và được ghép trên một
trục thẳng đứng dùng để thu hồi bia.
Máy lọc màng có một số nhược điểm chính là:
-Giá thành cao.
16
THIẾT BỊ LỌC BIA
-Thường chỉ sử dụng cho công đoạn lọc cuối cùng, có nghĩa là bia trước
khi lọc màng cần phải được tách cặn thô trước.
-Nhanh bị bít bề mặt lọc.
17
THIẾT BỊ LỌC BIA
Tài liệu tham khảo
-Gs.Ts Nguyễn Thị Hiền- Khoa Học Công Nghệ Malt và Bia- NXB Khoa Học
Kĩ Thuật.
18
- Xem thêm -