TẠP CHÍ KHOA HỌC ĐẠI HỌC VĂN LANG Trần Minh Tâm TẬN DỤNG VÀ XỬ LÝ PHẾ LIỆU CỦA NHÀ MÁY BIA, RƯỢU EXPLOITING AND HANDLING WASTES FROM BEER AND ALCOHOL FACTORIES TRẦN MINH TÂM TÓM TẮT: Ngành chế biến bia, rượu ngành sản xuất phát triển mạnh, đóng góp lớn vào GDP kinh tế quốc dân Tuy nhiên phụ phẩm thải q trình sản xuất vừa làm nhiễm mơi trường, vừa lãng phí Các nhà khoa học nghiên cứu, sử dụng giải pháp kỹ thuật xử lý để hạn chế ô nhiễm tạo sản phẩm dùng cho nhiều mục đích khác Bài viết giúp có hiểu biết vấn đề Từ khóa: sản xuất bia, rượu; xử lý phụ phẩm nhà máy bia, rượu ABSTRACT: Beer and alcohol processing industry is a strongly developed industry, contributing greatly to the national GDP However, by-products released during the production process pollute the environment and be wasteful That scientists use technical solutions to limit pollution and to create products for various commercial and economic purposes is explored deeply in this article Key words: producing beer, alcohol; processing by-products of breweries and alcohol điều kiện nhiệt độ lạnh với tham gia nấm men Saccharomyces carlsbergensis Độ cồn bia khoảng 4-5% Bia sản phẩm q trình lên men khơng qua chưng cất, quy trình lên men bia nghiêm ngặt yêu cầu nhiệt độ trình lên men Quá trình trải qua giai đoạn lên men (ở nhiệt độ 7-100C) lên men phụ (ở nhiệt độ 0-40C) Thành phần hóa học bia, ngồi C2H5OH cịn chứa H2O; CO2; số vitamin chất khoáng, chất chứa nitơ chất thơm đặc trưng Giá trị dinh dưỡng bia phụ thuộc vào chất hịa tan thành phần hóa học chúng Các chất hòa tan bia thể tiêu hóa nhanh giữ vai trị cung cấp lượng cho thể Rượu bia thành phần chủ yếu cung cấp lượng, 1g rượu (C2H5OH) cung cấp lượng tương đương với 7,08Kcal Các chất đạm bia chủ yếu dạng hịa tan dễ tiêu hóa Ngồi ra, cịn có chất tạo đắng (Houblon), vitamin nhóm B ĐẶT VẤN ĐỀ Những năm gần đây, ngành công nghệ chế biến bia, rượu có bước phát triển nhanh đem lại giá trị to lớn mặt kinh tế cho đất nước [1], [2], [8] Tuy nhiên, công nghệ rượu, bia thải môi trường lượng chất thải phụ phẩm lớn làm nhiễm mơi trường Đã có nhiều kết nghiên cứu xử lý ô nhiễm phụ phẩm chất thải theo hướng chống ô nhiễm nhiều biện pháp khác sử dụng biện pháp học, biện pháp nhiệt sinh học có kết định Một định hướng khác nghiên cứu nhiều từ phụ phẩm tạo sản phẩm thương mại dùng đời sống ngày biện pháp công nghệ sinh học, công nghệ enzyme Bài viết đề cập đến định hướng việc xử lý phụ phẩm NỘI DUNG 2.1 Sơ lược công nghệ sản xuất bia [3], [6] Bia loại nước giải khát có độ cồn, sản xuất từ đại mạch, hoa houblon, lên men PGS.TS Phó Tổng Biên tập Tạp chí Khoa học, tam.tm@vlu.edu.vn, Mã số: TCKH26-06-2021 106 TẠP CHÍ KHOA HỌC ĐẠI HỌC VĂN LANG Trần Minh Tâm sau 100 0C, giữ nhiệt độ khoảng 30 phút để chuyển sang q trình đường hóa Kết thúc q trình đường hóa q trình lọc dịch Dùng nhiệt độ 75 0C để rửa bã thu hồi bã để xử lý tận dùng sau Nguyên liệu thay Nước Nghiền Malt Hồ hóa - dịch hóa Nghiền Nước Nấu chín Ngâm Nước 75 C Đường hóa Bã Lọc thu dịch đường Nước rửa bã Đun sôi với hoa houblon Hoa houblon Xác bã Lắng Cặn Làm lạnh nhanh Bổ sung O2 Thu hồi bã men Lên men Nước Lọc Bia Hình Sơ đồ cơng nghệ nấu bia ° ° 100 GIẢN ĐỒ NẤU BIA 90 80 70 60 50 40 30 20 10 30 50 40 60 20 70 80 90 100 110 150 130 170 180 120 140 160 (phuùt) Hình Sơ đồ q trình đường hóa - nấu nồi: nồi cháo nồi malt 3) Quá trình lên men: Có cơng đoạn: Lên men chính: Dịch đường đun sôi với hoa houblon lọc chuyển qua thiết bị làm lạnh nhanh, đạt nhiệt độ khoảng 13-150C chuyển qua thiết bị lên men khoảng 7-10 ngày Lên men phụ: Tiếp tục chuyển qua giai đoạn lên men phụ điều kiện lạnh 4-70C, thời gian kéo dài chừng ngày Kết thúc hai trình lên men thu bia thành phẩm Trước sử dụng cần lọc qua máy lọc khung để loại hết tế bào nấm men Dịch đường đun sôi với hoa houblon lọc chuyển qua thiết bị làm lạnh nhanh đạt nhiệt độ khoảng 13-150C chuyển qua thiết bị lên men lên men phụ điều kiện lạnh 4-70C, thời gian kéo dài chừng 7-10 ngày (lên men chính) 2-4 ngày (lên men phụ) Kết thúc hai trình lên men thu bia thành 108 TẠP CHÍ KHOA HỌC ĐẠI HỌC VĂN LANG Số 26, Tháng 03 - 2021 phẩm Trước sử dụng cần lọc qua máy lọc khung để loại hết tế bào nấm men 2.2 Tận dụng phế liệu nhà máy bia [4], [6] 2.2.1 Tận dụng mầm malt đại mạch [3], [7] Hạt đại mạch sau ngâm, nảy mầm chuyển qua máy tách mầm đem phơi sấy khô ta thu mầm malt khơ Mầm malt khơ có thành phần dinh dưỡng cao, bao gồm: Nước: 7,03%; Chất hịa tan khơng Nitơ: 43,87%; Protein: 30,88%; Xelluloza: 9,64%; Lipit: 1,63%; Tro: 6,95% Lượng mầm malt thường chiếm 3-5% tổng lượng malt thu được, có đặc tính hút nước cao phải bảo quản nơi khơ Mầm malt dùng làm thức ăn gia súc ngành chăn nuôi, phối hợp vào phần ăn trâu bò với lượng 2-3kg đầu vật Mầm mait có tính hút nước cao tăng thể tích lớn hấp thụ nước Do cần phải bảo quản mầm nơi khô để tránh bị mốc trở nên độc Trong mầm malt có chứa enzyme khác nhau, có khả thúc đẩy lên men dịch đường, nên mầm malt cịn ngun liệu tốt để điều chế chế phẩm enzyme enzyme proteza, sản xuất hoạt chất lên men Mầm Malt Phơi sấy Mầm Malt khô Chiết rượu Chiết dung môi khác Nghiền nhỏ Sấy khơ chế phẩm Kết tinh Bao gói Muối Dung dịch lipit, vitamin Hình Sơ đồ cơng nghệ sản xuất enzyme từ mầm malt khô Mầm Malt khô Nghiền nhỏ Chiết H2O 2giờ Tách mầm ly tâm Ở to 10 – 12oC pH = 5,6 – 5,8 Làm nước chiết Sấy khô Rửa kết tủa Ly tâm Thành phẩm Hình Sơ đồ cơng nghệ sản xuất hoạt chất lên men 109 Kết tủa TẠP CHÍ KHOA HỌC ĐẠI HỌC VĂN LANG Trần Minh Tâm Khoảng 10% lượng nitơ men bia hợp chất thấp phân tử lơxin tyrozin Trong tro nấm men bia chứa khoảng 50% axit photphoric, 30% kali, canxi, magie, chất khác Vì nấm men khơ sử dụng chế biến thức ăn gia súc, gia cầm, dùng làm chất bổ sung dinh dưỡng, có tác dụng thúc đẩy việc sử dụng chất dinh dưỡng khác 2.3 Xử lý phụ phẩm nhà máy sản xuất rượu cồn Các chất thải nhà máy rượu cồn: Rượu, cồn sản xuất từ rỉ đường, tinh bột (gạo, khoai mì, khoai lang ) phế liệu gồm: Bã rượu; sinh khối nấm men; khí CO2; Ete, aldehyt, fuzen Thơng thường từ nguyên liệu tinh bột thu hồi 30-35% lượng rượu, lại 65-70% phế liệu [4] 2.3.1 Sử dụng bã rượu từ rỉ đường Bã rượu phần lại dịch lên men sau chưng cất rượu (khoảng 3,6m2/1 rỉ đường) lên men Thành phần bã rượu bao gồm: H2O: 91,83%; Betain: 7,8%; N: 5,6-6,1%; Các axit hữu cơ: 2-3%; Chất khô: 8,17%; Lipit: 0,76%; Axit glutamic: 4,5-5%; Chất khoáng (Ca, K, Na, P2O5); Vitamin: PP, B2, B3, B6, B7 (Biotin) Bã rượu dùng sản xuất sản phẩm đây: 1) Sản xuất men bánh mì (sinh khối protein): Nấm men bánh mì sản xuất từ bã rượu so với nấm men bánh mì sản xuất từ rỉ đường giá thành giảm 28-32%, lợi nhuận tăng lần/1 tấn; chi phí giảm lần Khối lượng nấm men 1m3 nguyên liệu chứa 12-18kg hay 5% so với trọng lượng rỉ đường để sản xuất rượu Độ nở men từ bã rượu nhanh khoảng 5070 phút Để thu sinh khối nấm men sau lên men rượu, chúng chuyển vào phận thu gom, tách CO2 rượu đưa vào thiết bị phân ly để lấy riêng nấm men Tiếp nấm men rửa nước cho chảy ngược chiều thu dịch nấm men, lại cho qua máy phân ly rửa lần thứ Cuối ép lọc, định hình bao gói 2.2.2 Tận dụng bã malt Bã malt phế liệu từ công nghệ nấu dịch lên men từ malt đại mạch sau lọc Trong q trình dịch hóa: Dưới tác dụng enzyme - amylaza nhiệt độ 65-70% chất khơ malt chuyển hóa thành chất hịa tan, cịn 30-35% khơng thủy phân mà giữ lại bã malt Lượng bã malt chiếm 115-130% trọng lượng hạt đại mạch đưa vào dịch hóa Thành phần hóa học bã malt: Độ ẩm: 76,3%; Protein : 6,63%; Lipit: 1,7%; Chất hịa tan khơng Nitơ: 9,72%; Xelluloza: 5,1%; Tro: 1,2% Trong tro có P, Mg, Canxi Bã malt tươi bã malt khô dùng làm thức ăn gia súc tốt Cứ 100 kg bã tươi tương ứng với 23 đơn vị thức ăn 2.2.3 Tận dụng nấm men bia Là sinh khối nấm men thùng lên men sau q trình lên men phụ nấm men Sacharomyces, có giá trị dinh dưỡng cao tác dụng chữa bệnh tốt Lượng nấm men bia thường từ 0,05-0,1kg/10 lít bia Thành phần hóa học nấm men bia sau: Nước 75%; Lipit 0,75%; Chất chứa N 14%; Chất hịa tan khơng Nitơ 8,25%; Tro 2% Nấm men sinh khối chứa 51-58% protein giàu vitamin nhóm B (B1, B2, B6), vitamin PP, pantotinic, vitamin E, H, số hocmon chất sinh trưởng Ngồi có chứa glutation có tác dụng điều chỉnh q trình oxy hóa khử Nấm men sử dụng dạng tươi sấy khô Sản xuất nấm men khô: Nấm men lỏng sau lọc (10-12% chất khơ) chuyển vào thùng chứa, pha lỗng theo tỷ lệ 1:4 (H2O) trộn 10 phút, sau bơm qua phận lọc nước chuyển sang máy phân ly rửa H2O (1:4) tiếp tục khuấy liên tục, ly tâm tiếp, sau xử lý nước muối (3 lần), rửa sấy khô 1100C thu thành phẩm, nghiền đóng bao Sản phẩm khô: 80-85g khô/1l nấm men Thành phần nấm men khơ: H2O: < 8%; Protein: > 48%; chất khống: < 10% 110 ... sử dụng cần lọc qua máy lọc khung để loại hết tế bào nấm men 2.2 Tận dụng phế liệu nhà máy bia [4], [6] 2.2.1 Tận dụng mầm malt đại mạch [3], [7] Hạt đại mạch sau ngâm, nảy mầm chuyển qua máy. .. sử dụng chế biến thức ăn gia súc, gia cầm, dùng làm chất bổ sung dinh dưỡng, có tác dụng thúc đẩy việc sử dụng chất dinh dưỡng khác 2.3 Xử lý phụ phẩm nhà máy sản xuất rượu cồn Các chất thải nhà. .. hồi 30-35% lượng rượu, lại 65-70% phế liệu [4] 2.3.1 Sử dụng bã rượu từ rỉ đường Bã rượu phần lại dịch lên men sau chưng cất rượu (khoảng 3,6m2/1 rỉ đường) lên men Thành phần bã rượu bao gồm: H2O: