thiẾt bỊ lỌc bia

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: MSSV

NGUYỄN THỊ KIM CHI

NGUYỄN QUỐC CƯƠNG

PHẠM THỊ BÍCH NGỌC


VŨ ANH TUẤN

MỤC LỤC

I. GIỚI THIỆU VỀ BIA

1) Khái niệm về Bia

2) Ngành bia Việt Nam

II. QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA

III. 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


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


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


5

Thế liệu

Malt

Làm sạch

Cân

Nghiền

Đường hóa

Thu hồi CO2

Houblon hóa

Xử Lý

Hồ hóa

Lọc dịch đường

Nghiền

Cân

Làm sạch

Lọc hoa houblon

Thanh trùng

Làm lạnh nhanh

Chiết lon

Lắng

Chai

Men giống

Lên men chính

Lên men phụ

Lọc bia

Bão hòa CO2

Dán nhãn

Thanh trùng

Chiết chai

Bã

Bã hoa

Thu hồi men

Nhân giống

Xử lý


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 hơn2. 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 protein-

polyphenol,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.

6

SP bia chai

SP bia lon


-Trong công nghiệp sản xuất bia,những loại vật liệu lọc được sử dụng

rộng rãi nhất gồm:

+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:

7


Làm trong bia bằng máy lọc khung bản:

*Nguyên tắc làm việc của máy lọc khung bản

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.

8


- Dịch lọc trong và loại bỏ được nấm men.

- Tấm đỡ có thể thay thế dể dàng.

- Lọc được các cặn bẩn.

- 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


1.Vòi dẫn bia đục 2,5. cốc lưu bia đục 3.van xả khí 4,9. áp kế

6.Đường ống dẫn bia đục vào 10.đường ống dẫn bia trong đi ra

7.Khối lọc 8.cốc bia trong (mẫu)

11. van lối ra 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 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


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


- 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


- 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.

14


- 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

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.

15


Trong nhà máy bia, thông thường lọc tấm được sử dụng để lọc sơ bộ

trước khi lọc có sử dụng bột trợ lọc.

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.

16


Máy lọc màng có một số nhược điểm chính là:

-Giá thành cao.

-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


Tài liệu tham khảo

-Gs.Ts Nguyễn Thị Hiền- Khoa Học Công Nghệ Malt và Bia- NXB Khoa Học Kĩ Thuật.

18

thiẾt bỊ lỌc bia

Documents