Công nghệ tại nồi lọc và vai trò của nồi lọc bã bia
Công nghệ tại nồi lọc và vai trò của nồi lọc bã bia
Mục
đích của việc lọc dịch đường là tách dịch đường ra khỏi bã với hiệu
suất thu hồi lớn nhất. Nồi lọc bã bia (Lauter tun) có nhiệm vụ thực hiện
quá trình lọc bã là tách pha lỏng khỏi hỗn hợp để tiếp tục các bước
tiếp theo của tiến trình công nghệ, còn pha rắn - phế liệu sẽ được loại
bỏ ra ngoài. Chúng ta cũng có thể gọi đó là quá trình tách dịch. Mục
đích của việc tách dịch là tách phần dịch đã hoà tan từ bã bia để đạt
được chất lượng dịch lọc tốt nhất, thời gian lọc phù hợp và hiệu suất
lọc cao nhất. Cũng có nghĩa là hiệu suất chiết dịch lọc cao, dịch cốt có
số lượng tạp chất “rắn” thấp, chu kỳ thời gian chính xác, dịch với nồng
độ oxy hoà tan thấp (DO2) và tối ưu được chất lượng dịch. Đồng thời
chất lượng bã xả phải có hơi ẩm thấp (chất lượng bã tốt, khô), lượng bã
bỏ đi tối thiểu và vẫn đảm bảo được độ bền về cơ khí cao. Trong quá
trình này, nước được thêm vào có tác dụng rửa bã, đồng thời để bù lại
tổn thất do bay hơi trong khi nấu. Bia có “thuần khiết” hay không “thuần
khiết” tức là độ trong của bia phụ thuộc vào quá trình này. Trong đó
một vấn đề rất quan trọng trong quá trình nấu là phải cố gắng đạt được
năng suất cao nhất. Vì vậy, thời gian lọc và tốc độ lọc trong 1 mẻ nấu
hoặc trong các mẻ nấu bia cũng rất quan trọng và ảnh hưởng đến thời gian
chính trong cả quá trình nấu của một mẻ bia. Quá trình lọc hoàn thành,
dịch được chuyển sang nồi houblon.
Hình này thể hiện vị trí nồi lọc trong dây chuyền nấu bia:
Hình này thể hiện vị trí nồi lọc trong công nghệ nấu bia:
Tóm lại, theo yêu cầu của công nghệ chung, việc thiết kế và tích hợp hệ thống tự động hoá để điều khiển các quá trình xảy ra tại nồi lọc phải đạt được yêu cầu của công nghệ. Đó là các yêu cầu chính sau:
Yêu cầu về độ đường: độ đường sót phải ≤ 0.8 Plato
Yêu cầu về thời gian lọc: Tổng thời gian vận hành tại nồi lọc phải ≤ 180 phút
Yêu cầu về độ trong: độ đục của dịch: ≤ 40 EBC
Các bước vận hành của một nồi lọc:
1. Rửa sạch bằng nưước lã, sau đó nưước nóng dùng để đuổi hết không khí ra ngoài và cho xuống đáy lưới.
2. Bơm cháo malt
3. Khuấy đều và để lắng trong 5 phút
Bã có 3 lớp :
• hạt tấm thô tinh bột chư¬a hoà tan (lớp mỏng )
• vỏ trấu (lớp dầy)
• phần tử tinh bột rất bé, mịn và nhẹ ( lớp rất mỏng)
Phần lỏng - dịch đ¬ường
4. Mở các van tháo dịch đường. Nếu đục dùng bơm bơm trở lại thùng lọc cho đến khi trong hoàn toàn, t=10 15 phút. Toàn bộ thời gian tách dịch đường khỏi cháo malt mất khoảng 1,5 2 giờ.
5. Tiến hành rửa bã malt.
Nồi lọc /máy lọc thông thường trong thực tế:
Hiện nay trong nhiều nhà máy bia trên thế giới cũng như các nhà máy bia tại Việt Nam, có khá nhiều loại nồi lọc hoặc máy lọc. Trong đó điển hình là các loại: máy lọc ép kiểu khung bản kiểu cũ, máy lọc khung bản thế hệ mới Meura, máy lọc ép với màng MK 15/20, nồi lọc Pegasus. Chính vì cấu tạo của nồi lọc dẫn đến cơ cấu cơ khí của các loại nồi lọc là khác nhau. Vì vậy, việc vận hành nồi lọc cũng có một số công đoạn khác nhau trong quy trình vận hành nồi lọc. Ví dụ như máy lọc ép kiểu khung bản có nguyên liệu lọc là những tấm vải thô dày bằng bông hay bằng sợi nhân tạo, các khung và tấm bản được ép lại với nhau nhờ trục vít ở giữa. Phần trên mỗi khung, bản có 1 lỗ tròn, khi các khung bản này xếp lại với nhau thì các lỗ tròn này sẽ tạo thành ống dẫn dịch hèm sẽ đi vào các máy lọc…
Quy trình khi lọc:
và quy trình khi rửa bả:
Các loại máy lọc này có ưu điểm là thời gian lọc nhanh nên hiệu suất sử dụng cao, độ đục thấp đảm bảo đạt yêu cầu công nghệ (thường là nhỏ hơn 1 đơn vị EBC). Tuy nhiên mặc dù loại thế hệ mới đã được cải thiện nhưng lượng ôxy vẫn có thể thâm nhập vào dịch trong quá trình lọc làm cho chất polyphenon tác dụng với oxy trong không khí làm cho màu của dịch bị thay đổi, ảnh hưởng đến màu của bia ở công đoạn sau. Và chính vì phải sử dụng các lớp vải lọc nên sau mỗi lần lọc phải tháo lắp các khung bản bằng tay (thủ công), đồng thời giá thành thay thế lớp vải lọc sau một số lần lọc cũng khá đắt, không có lợi cho mặt kinh tế và chi phí đầu tư máy móc thiết bị của một dây chuyền so với nồi/máy lọc kiểu khác.
Máy lọc (nồi lọc) khung bản trong nhà máy bia:
Quy trình vận hành của máy lọc khung bản:
Hiện nay trong nhiều nhà máy bia trên thế giới cũng như các nhà máy bia tại Việt Nam, có khá nhiều loại nồi lọc hoặc máy lọc. Trong đó điển hình là các loại: máy lọc ép kiểu khung bản kiểu cũ, máy lọc khung bản thế hệ mới Meura, máy lọc ép với màng MK 15/20, nồi lọc Pegasus. Chính vì cấu tạo của nồi lọc dẫn đến cơ cấu cơ khí của các loại nồi lọc là khác nhau. Vì vậy, việc vận hành nồi lọc cũng có một số công đoạn khác nhau trong quy trình vận hành nồi lọc. Ví dụ như máy lọc ép kiểu khung bản có nguyên liệu lọc là những tấm vải thô dày bằng bông hay bằng sợi nhân tạo, các khung và tấm bản được ép lại với nhau nhờ trục vít ở giữa. Phần trên mỗi khung, bản có 1 lỗ tròn, khi các khung bản này xếp lại với nhau thì các lỗ tròn này sẽ tạo thành ống dẫn dịch hèm sẽ đi vào các máy lọc…
Quy trình khi lọc:
và quy trình khi rửa bả:
Các loại máy lọc này có ưu điểm là thời gian lọc nhanh nên hiệu suất sử dụng cao, độ đục thấp đảm bảo đạt yêu cầu công nghệ (thường là nhỏ hơn 1 đơn vị EBC). Tuy nhiên mặc dù loại thế hệ mới đã được cải thiện nhưng lượng ôxy vẫn có thể thâm nhập vào dịch trong quá trình lọc làm cho chất polyphenon tác dụng với oxy trong không khí làm cho màu của dịch bị thay đổi, ảnh hưởng đến màu của bia ở công đoạn sau. Và chính vì phải sử dụng các lớp vải lọc nên sau mỗi lần lọc phải tháo lắp các khung bản bằng tay (thủ công), đồng thời giá thành thay thế lớp vải lọc sau một số lần lọc cũng khá đắt, không có lợi cho mặt kinh tế và chi phí đầu tư máy móc thiết bị của một dây chuyền so với nồi/máy lọc kiểu khác.
Máy lọc (nồi lọc) khung bản trong nhà máy bia:
Quy trình vận hành của máy lọc khung bản:
- Nồi lọc Pegasus:
Hình ảnh phía bên trên của nồi lọc Lauter Tun - Pegasus
Hình ảnh phía bên dưới của nồi lọc Lauter Tun - Pegasus
Trong kỹ thuật lọc công nghệ mới, nồi lọc Pegasus có tính năng vượt trội hơn hẳn so với các nồi/máy lọc nói trên. Tối ưu hoá lượng dịch sót, công nghệ thoát dịch sót tốt là 2 đặc điểm nổi bật của nồi lọc này. Nồi lọc Pegasus đảm bảo chất lượng lọc cho hầu hết các điều kiện lọc khác nhau. Dựa vào kết cấu mới của bề mặt và ý tưởng tối ưu cho đường ống dẫn dịch, Pegasus thực sự hoạt động nhanh và hiệu ứng lọc trong vượt trội. Việc nạp mạch nha với tốc độ nhanh từ phía nồi đường hoá hay sự dao động mạnh của khối dịch không làm ảnh hưởng đến hiệu suất lọc. Hơn nữa, Pegasus sinh ra lượng dịch bã nhất định, có chọn lọc và đồng nhất hơn nhiều mà các hệ thống khác không thể sánh kịp. Điều đó có nghĩa là lượng dịch không có ích là tối thiểu. Pegasus làm tăng thêm chất lượng dịch lọc, chất lượng bã và thời gian lọc bã. Bề mặt nồi lọc được xây dựng cấu trúc hình vòng xuyến. Tốc độ quay của dao được thiết kế di chuyển theo một quỹ đạo xung quanh trục ở tâm nồi một cách chính xác đã làm tăng được phạm vi làm việc của cánh khuấy một cách đáng kể. Tốc độ giảm bớt khi càng về gần phía tâm của nồi. Và đến khu vực trung tâm của nồi lọc, tốc độ tiến tới không, do đó giảm được hiệu suất làm việc (cào bã) của dao gạt bã. Thực sự như vậy, dao gạt bã không ảnh hưởng nhiều đến khả năng gạt bã. Chúng chỉ làm tăng thêm phần tử dịch cốt được lọc. Do vậy, với nồi lọc có chu vi càng lớn thì càng đạt được tốc độ lọc tối đa lượng dịch cốt và ngăn chặn được các hạt bã nhỏ lọt qua lưới lọc.
Ở đây chỉ nêu ra những nổi bật chính về mặt cấu tạo cơ khí của nồi lọc Pegasus hiện đại. Đồng thời xét về mặt đầu tư kinh tế trong quá trình sử dụng lâu dài của một nhà máy thì nồi lọc Pegasus không cần thay thế, tháo dỡ vệ sinh hay tháo lớp lọc sau mỗi lần lọc, mà nó có khả năng tự động vệ sinh cùng với những thiết bị gắn đồng bộ với nó.
- Yêu cầu công nghệ để điều khiển lọc bã bia tại nồi lọc:
Như đã trình bày phần trên, để đáp ứng được thì nhiệm vụ trong bài toán điều khiển nồi lọc là điều khiển thời gian lọc, điều khiển tốc độ lọc và kiểm soát chất lượng dịch đường. Và một đối tượng cũng rất quan trọng trong nồi lọc đó là cánh khuấy. Các nhà nấu có thiết kế và yêu cầu điều khiển ở mức độ thấp và trung bình cánh khuấy chỉ được điều khiển quá trình nâng hạ của nó theo các vị trí cố định nào đó trong hành trình của nó. Nhưng để đạt được độ ổn định của màng lọc, chất lượng dịch cốt cần lọc trong nồi phải được kiểm soát nhờ vào sự điều khiển hành trình của cánh khuấy lên xuống (nâng hạ) một cách nhịp nhàng, êm và uyển chuyển.
Lọc dịch cốt, tháo bã, rửa bã phải đáp ứng được tối thiểu các yêu cầu sau:
- Bơm dịch phải được điều khiển tốc độ với các giá trị tốc độ điều chỉnh được một cách mịn màng. Tốc độ bơm dịch nhanh hay chậm phụ thuộc vào mức dịch trong nồi lọc. Mức dịch trong nồi lọc cũng phải được giám sát một cách liên tục các giá trị tức thời.
- Kiểm soát chất lượng dịch: Chất lượng dịch phải được giám sát một cách liên tục các giá trị tức thời, phải thể hiện được bằng thứ nguyên biểu thị độ đục/độ trong theo tiêu chuẩn Châu Âu đó là EBC (European Brewery Convention). Nếu dịch không đạt độ trong cho phép thì dịch được tuần hoàn lại nồi lọc để thực hiện lại quá trình lọc.
- Kiểm soát khối lượng dịch lọc: lượng dịch lọc và tốc độ lọc phải được ổn định. Bơm sẽ bơm dịch đi cho đến khi đạt được khối lượng dịch theo yêu cầu của công nghệ. Trong quá trình bơm dịch tốc độ bơm dịch phải ổn định, dịch chạy trong đường ống phải là kín, không cho không khí thâm nhập vào ảnh hưởng đến chất lượng của dịch.
- Quá trình rửa bã: sau khi lọc được khối lượng dịch cốt theo yêu cầu công nghệ thì chuyển sang quá trình rửa bã bằng nước đã được phối trộn từ nước lạnh 250 C và nước nóng 800 C. Nước phải được phối trộn tự động. Nhiệt độ của nước phải được theo dõi. Khối lượng nước đưa vào để rửa bã cũng phải được giám sát, để kiểm soát được lượng dịch trong quá trình rửa bã.
- Quá trình xả bã: Sau khi kết thúc quá trình rửa bã, chúng ta thực hiện quá trình xả bã. Việc xả bã cũng phải được điều khiển và giám sát trạng thái hoạt động. Bã được đưa xuống thùng chứa bã, rồi vận chuyển bã ra khỏi nhà máy. Mức bã trong thùng chứa bã cũng phải được kiểm soát. Bã lúc này là cặn bã, chỉ còn “xác” của dịch và tạp chất của nguyên liệu nên có dạng sánh đặc. Bã được chuyển ra khỏi thùng cũng phải được điều khiển và giám sát trạng thái hoạt động, đẩy bã ra ngoài, đảm bảo phải hạn chế hiện tượng ùn tắc tại miệng thùng.
Với nồi lọc thông dụng nói chung có sáu công đoạn hoàn toàn tự động của một quá trình lọc:
1. Đưa dịch vào khoang lọc: bơm từ dưới lên sử dụng áp suất thấp 0,15 - 0,2 bar, dịch vào cả hai phía của môđun màng. Dịch lọc đầu chảy qua lớp vải lọc.
2. Lọc dịch hèm: độ dày của lớp bã tăng dần, P tăng lên một chút trong 10 phút đầu, sau đó không đổi. Dịch lọc đầu chảy hết trong 20 phút.
3. Nén sơ bộ: Khi dịch lọc đầu đã rút hết, bã bị nén lại. Các màng lọc nén với áp lực nhẹ 0,5 - 0,6 bar vào lớp bã nên chiết được thêm một lượng chất tan khi chưa có nước rửa. Giai đoạn này mất khoảng 5 phút.
4. Rửa bã: nước rửa 780C được đưa vào theo cùng với đường vào của dịch hèm, thời gian t = 50 - 55 phút.
5. Nén: màng lọc nén bã với P>Prửa khoảng 0,7 bar -> W bã 32%. Nếu W< thì bã quá khô khó vận chuyển, dễ vón cục trong silô bã, t= 10 phút.
6. Tháo bã: những mođun được tháo rời ra, thao tác này giống với phương pháp lọc ép thông thường, toàn bộ lượng bã được tháo ra theo một máng bên ngoài. Đóng máy lọc và tiếp tục lọc cho mẻ sau. Tổng thời gian lọc là 100 - 110 phút -> có thể đạt được 12 -14 mẻ nấu 1 ngày.
Nồi lọc đang vận hành với công suất 8-10 mẻ trong 1 ngày.
Vệ sinh nồi lọc (CIP)
Sản xuất Bia là một ngành sản xuất nước giải khát. Vì vậy vấn đề vệ sinh là một vấn đề hết sức quan trọng. Đó là yêu cầu bắt buộc đối với vệ sinh an toàn thực phẩm. Nó không những ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm mà còn ảnh hưởng đến chất lượng của máy móc thiết bị trong hệ thống. Quá trình vệ sinh trong 1 nhà máy bia được gọi là CIP (Cleaning In Place) bao gồm hai công đoạn làm sạch và khử trùng, hai công đoạn không thể thiếu trong quy trình công nghệ CIP. Quá trình CIP phải thực hiện ở trong rất nhiều công đoạn trong toàn bộ quá trình sản xuất bia ở các phân xưởng khác nhau. Nâng cao chất lượng quá trình CIP, tự động hoá quá trình CIP làm giảm được thời gian CIP trong quá trình sản xuất, làm giảm chi phí đầu tư và kiểm soát được 1 cách chính xác quá trình. Trong luận án này tác giả chỉ giới thiệu qua về vai trò và tầm quan trọng của nó trong quá trình nấu nói chung và trong công đoạn lọc bã bia nói riêng. Và việc CIP tại nồi lọc cũng là một trong nhưng quá trình CIP trong hệ nấu.
CIP (Cleaning In Place) bao gồm hai công đoạn làm sạch và khử trùng, hai công đoạn không thể thiếu trong quy trình công nghệ CIP. Nếu như thiết bị chỉ được làm sạch mà không khử trùng thì các vi khuẩn vẫn tồn tại và sẽ tiếp tục phát triển nhanh chóng trong thời gian ngắn, các vi khuẩn này sẽ đi vào sản phẩm trong quá trình lên men và một số công đoạn khác đi vào sản phẩm làm biến đổi sản phẩm. ngược lại nếu chỉ khử trùng mà không làm sạch thì hoàn toàn không có ý nghĩa vì các vi khuẩn chỉ bị giết trên bề mặt của cặn bẩn trong khi đó vẫn còn một số lượng khổng lồ vi khuẩn tồn tại dưới bề mặt chất bẩn sẽ phát triển trở lại nhanh chóng. Vì vậy có thể nói chất bẩn không chỉ ảnh hưởng đến tuổi thọ của thiết bị mà nó còn tác dụng không tốt đến quy trình công nghệ như khả năng truyền nhiệt, là nơi cư trú và sinh sản của vi khuẩn cho nên sau khi làm sạch thì thiết bị nhất định phải được khử trùng, thực tế cho thấy giai đoạn làm sạch quyết định 80-90% còn lại là giai đoạn khử trùng quyết định hiệu quả tối đa của quá trình vệ sinh máy móc thiết bị. - So sánh giữ nồi lọc Lauter với máy lọc khung bản trong quá trình lọc bã bia - dây chuyền náu bia:
Chuyên mục: Giải Pháp
0 nhận xét