SẢN XUẤT SẠCH HƠN SẢN XUẤT SẠCH HƠNTRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TP HỒ CHÍ MINH KHOA MÔI TRƯỜNG SẢN XUẤT SẠCH HƠNSẢN XUẤT SẠCH HƠN NGÀNH SẢN XUẤT BIANGÀNH SẢN XUẤT BIA SẢN XUẤT SẠCH HƠN MÔ TẢ NGÀNH[.]
TRƯỜNG ĐẠIHƠN HỌC SẢN XUẤT SẠCH KHOA HỌC TỰ NHIÊN TP HỒ CHÍ MINH KHOA MƠI TRƯỜNG SẢN XUẤT SẠCH HƠN NGÀNH SẢN XUẤT BIA SẢN XUẤT SẠCH HƠN MÔ TẢ NGÀNH SẢN XUẤT BIA Ở VIỆT NAM Ngành công nghiệp sản xuất bia Việt Nam có lịch sử 100 năm Xưởng sản xuất bia đặt tên xưởng sản xuất bia Chợ Lớn người Pháp tên Victor Larue mở vào năm 1875, tiền thân nhà máy bia Sài Gòn, Tổng công ty Bia Rượu – Nứớc giải khát Sài Gòn Ở miền Bắc vào năm 1889, người Pháp tên Hommel mở xưởng bia Làng Ðại Yên, Ngọc Hà, sau trở thành nhà máy bia Hà Nội, Tổng công ty Bia Rượu Nước giải khát Hà Nội Trong trình hình thành phát triển, ngành sản xuất bia đạt mức tăng trưởng cao vào năm thời kỳ mở cửa Cùng với trình hội nhập, ngành sản xuất bia phát triển quy mơ trình độ cơng nghệ, trở thành ngành cơng nghiệp mạnh Việt Nam gia nhập tổ chức WTO Việc đầu tư xây dựng nhà máy bia phát triển mạnh mẽ từ năm 1990 với quy mô khác nhau, từ 100 nghìn lít/năm đến 100 triệu lít/năm Từ năm 2000 trở lại đây, quy mô đầu tư mô hình hoạt động doanh nghiệp dã có nhiều thay đổi theo chủ trương đổi doanh nghiệp nhà nước Chính phủ Nhiều doanh nghiệp nhà nước cổ phẩn hóa mang lại tính tự chủ cho doanh nghiệp việc định đầu tư, sản xuất, kinh doanh Kết bật đến năm 2008, tổng công ty Bia rượu nước giải khát Việt Nam Sabeco Habeco cổ phẩn hóa Cùng với tiến trình cổ phần hóa, việc sáp nhập, giải thể, liên kết để trở thành doanh nghiệp lớn hơn, thống mô hình quản lý kinh doanh cung diễn ra, tạo cạnh tranh mạnh mẽ cho thương hiệu mạnh Một số doanh nghiệp nước cơng ty bia nước ngồi Heineken, SAB Miller, Carlsberg đầu tư, góp vốn mua lại Quy mơ đầu tư nhà máy cung lớn hơn, phù hợp với quy mơ quản lý, tiêu thụ tình hình hội nhập Nhiều nhà máy bia quy mô 100 – 200 triệu lít/năm đầu tư vào hoạt động mang lại hiệu chất lượng tốt nhà máy bia Sài Gòn Củ Chi, Hà Nội Vinh Phúc, nhà máy bia Phú Bài (Huế)… có khả mở rộng quy mô lớn thời gian tới Page SẢN XUẤT SẠCH HƠN I I.1 CÁC QUÁ TRÌNH CƠ BẢN TRONG SẢN XUẤT BIA Các cơng đoạn sản xuất Bia sản xuất từ nguyên liệu malt đại mạch, nước, hublon nấm men Nhiều loại nguyên liệu thay malt trình nấu gạo, đường loại dẫn xuất từ ngũ cốc Các nguyên liệu phụ khác sử dụng q trình lọc hồn thiện sản phẩm bột trợ lọc, chất ổn định Nhiều loại hóa chất sử dụng q trình sản xuất chất tẩy rửa, loại dầu nhờn, chất bôi trơn, chất hoạt động bề mặt…Tỷ lệ thành phần nguyên liệu phụ thuộc chủng loại bia sản xuất Có thể chia q trình sản xuất bia thành cơng đoạn sau: chuẩn bị, nấu, lên men, hồn thiện bao gói Quy trình sản xuất tóm tắt sơ đồ sau: Malt Gạo Điện Đường Nước Hoa Houplon Điện Hơi Men Nước Điện Bột trợ lọc CO2 Nước Điện Vỏ chai, lon, keg Nhãn mác Nước Hóa chất Hơi điện Nghiền Nấu Hồ hóa, đường hóa Lọc dịch đường Nấu hoa Lắng nóng Lên men Làm lạnh Lên men Lên men phụ Hồn thiện Lọc bia Ổn định, bão hịa CO2 Pha bia Lọc vơ trùng Đóng chai, lon, keg trùng Page Bụi Tiếng ồn Nước thải Bã hèm Nhiệt Mùi Men Khí CO2 Nước thải Nước thải Bột trợ lọc Men Nước thải Chai vỡ Nhãn mác hỏng SẢN XUẤT SẠCH HƠN Nghiền nguyên liệu Nguyên liệu (malt gạo) đưa đến phận nghiền nguyên liệu thành mảnh nhỏ Các nhà sản xuất bia thường sử dụng thiết bị nghiền khô nghiền ướt Ðối với gạo: gạo chưa qua nảy mầm nên cấu trúc tinh bột nguyên vẹn, nên gạo cần phải nghiền mịn tốt Ðối với malt: Việc nghiền malt cần đáp ứng yêu cầu đảm bảo hiệu suất chuyển hóa cao q trình nấu dễ dàng lọc dịch đường sau đường hóa Ðộ mịn malt sau nghiền phụ thuộc vào công nghệ lọc hèm sau đường hóa loại máy nghiền lựa chọn hệ thống thiết bị Nấu Quá trình nấu gồm cơng đoạn: Hồ hóa đường hóa: ngun liệu sau xay nghiền hịa trộn với nước theo tỷ lệ định chuyển tới thiết bị hồ hóa đường hóa Dịch sau đường hóa tách khỏi bã qua máy lọc Lọc dịch đường: hèm đưa qua máy lọc nhằm tách bã hèm khỏi nước nha Thiết bị lọc dịch đường phổ biến có loại nồi lọc lắng máy ép lọc khung Ðun sôi với hoa houblon: dịch đường sau lọc nấu với hoa houblon nhằm ổn dịnh thành phần dịch đường, tạo cho sản phẩm có mùi thơm đặc trưng hoa hublon, diệt khuẩn dịch đường trước vào lên men Lắng nóng dịch đường: dịch sau nấu đưa qua bồn lắng xoáy nhằm tách bã hoa houblon cặn tạo thành trình lắng nóng trước chuyển vào lên men Q trình nấu sử dụng nhiều lượng dạng nhiệt điện cho việc vận hành thiết bị; nước phục vụ mục đích gia nhiệt đun sôi Lên men Làm lạnh bổ sung ôxy: dịch đường sau lắng có nhiệt độ khoảng 90 – 95 oC hạ nhiệt độ nhanh đến – 10 oC bổ sung ôxy với nồng độ 68mg O 2/lít Q trình lạnh nhanh thực thiết bị trao đổi nhiệt với môi chất lạnh nước lạnh – oC Page SẢN XUẤT SẠCH HƠN Chuẩn bị men giống: Nấm men nươi cấy phịng thí nghiệm, sau nhân diều kiện thích hợp để đạt mật độ nấm men cần thiết cho lên men Lên men chính: việc lên men thực tank Khí CO sinh q trình lên men thu hồi Thời gian lên men thường – ngày Lên men phụ: nhằm hoàn thiện chất lượng bia (tạo hương vị đặc trưng) Quá trình lên men diễn chậm, tiêu hao lượng đường không đáng kể, bia lắng bão hoà CO Thời gian lên men từ 14 – 21 ngày tuỳ thuộc vào yêu cầu loại bia Lọc bia hoàn thiện sản phẩm Lọc bia: tiến hành nhiều loại thiết bị khác với trì nhiệt độ lạnh cho bia trước sau lọc khoảng -1 oC đến 1oC Tác nhân quan trọng để lọc bia loại bột trợ lọc khác Sau lọc chúng trở thành chất thải vấn đề gây nhiễm lớn q trình sản xuất Hồn thiện sản phẩm: nhằm tăng tính ổn định bia trình bảo quản, bia lọc xử lý để loại bớt polyphenol protein bia Ngồi người ta sử dụng thêm enzyme chất bảo quản phép sử dụng sản xuất bia Pha bia: công nghệ sản xuất bia gần nhà sản xuất tiến hành lên men bia nồng độ cao để tăng hiệu suất thiết bị tiết kiệm lượng Trong q trình lọc hồn thiện sản phẩm họ pha loãng bia nồng độ mong muốn Bão hòa CO2: Bia sau lọc bão hòa thêm CO để đảm bảo tiêu chuẩn bia thành phẩm trước đóng chai, lon Lọc bia vơ trùng: có nhiều nhà máy bia trang bị hệ thống lọc màng để sản xuất bia tươi đóng chai/lon khơng trùng Đóng chai, lon, keg trùng sản phẩm Ðể đáp ứng nhu cầu khác người tiêu dùng đảm bảo việc vận chuyển bia đến nơi tiêu thụ, nhà sản xuất bia phải tiến hành khâu bao gói Các bao bì phải rửa tiệt trùng trước chiết rót Khâu rửa bao bì tốn nhiều hóa chất lượng kèm theo nước thải với tải lượng BOD cao Bia chiết vào chai, lon keg thiết bị chiết rót Q trình đóng chai/lon cần độ xác cao hàm lượng xy/khơng khí, mức bia chai Nếu thiết bị làm việc không xác dẫn đến nhiều sản phẩm hỏng, mức hao hụt bia cao, gây tải lượng hữu cao nước thải Page SẢN XUẤT SẠCH HƠN Sau chiết, sản phẩm trùng I.2 Các phận phụ trợ Các trình vệ sinh Việc vệ sinh cịn chứa đựng nhiều vấn đề gây nhiễm mơi trường khơng thiết lập quy trình quản lý mức Vệ sinh bao gồm công việc liên quan đến làm khu vực sản xuất vệ sinh thiết bị Ngoài khả đảm bảo mức độ vệ sinh thực phẩm, quy trình súc rửa, tái sử dụng cho phép tiết kiệm tài nguyên nước hóa chất sử dụng Q trình cung cấp nước Thiết bị cung cấp nồi chạy nhiên liệu hóa thạch (than đá, ga), khí sinh học, điện Từ nồi hơi, nước dẫn ống chịu áp cung cấp cho thiết bị cần gia nhiệt Hiệu suất nồi hơi, chế độ vận hành, việc bảo ôn cách nhiệt, việc tận thu sử dụng nước ngưng có ý nghĩa lớn việc xem xét hiệu hệ thống cung cấp nhiệt nhà máy bia Khói thải nồi có chứa CO, CO2, NOx, SO2 bụi thải Khói thải gây hiệu ứng nhà kính, nhiễm khơng khí khu vực lân cận Q trình cung cấp lạnh cho sản xuất Hệ thống máy lạnh với môi chất thường sử dụng ammoniac làm lạnh glycol nước môi chất thứ cấp cho thiết bị lên men trao đổi nhiệt Việc tính tốn cơng suất máy lạnh, thiết kế hệ thống cung cấp lạnh hợp lý đảm bảo chi phí vận hành thấp, hiệu sản xuất cao Q trình cung cấp khí nén Khí nén cung cấp máy nén khí, chứa sẵn bình chứa Máy nén khí tiêu tốn nhiều điện năng, khí nén dự trữ áp suất cao balơng chứa khí, dễ bị rị rỉ, hao phí ngồi đường ống Q trình thu hồi CO2 Bao gồm balông chứa, thiết bị rửa, máy nén CO2 thiết bị loại nước, lọc than hoạt tính, thiết bị lạnh, thiết bị ngưng tụ CO 2, tank chứa CO2, thiết bị bay CO2 hệ thống đường ống, phụ kiện Toàn CO2 trình lên men thu lại sử dụng cho việc bão hòa CO2 bia thành phẩm trình lọc Page SẢN XUẤT SẠCH HƠN II SỬ DỤNG TÀI NGUYÊN VÀ CHẤT THẢI Ô NHIỄM Sử dụng nguyên, nhiên liệu xả thải nhà máy sản xuất bia tóm tắt theo sơ đồ sau: Khói Hơi Gạo, malt Nước Điện Than/dầu Bột trợ lọc Xút Chất tẩy rửa Bao bì CO2 Bụi Mùi Tiếng ồn NHÀ MÁY SẢN XUẤT BIA Bia Bã hèm Men thừa Bột trợ lọc Vỏ chai, nhãn Nước thải II.1 Tiêu thụ nguyên, nhiên liệu Tùy theo quy mô sản suất mà mức tiêu thụ nguyên nghiên liệu hay nhiều, chia theo cơng nghệ sản xuất thì: Nhà máy bia truyền thống thường sử dụng công nghệ cũ, quy mô nhỏ, đầu tư vào thời kỳ mà công nghệ chưa phát triển Các công nghệ trì nước có giá lượng tương đối rẻ, quy định bảo vệ môi trường không nghiêm ngặt Nhà máy bia cơng nghệ trung bình nhà máy bia có thiết bị tương đối đại tập trung vào vấn đề tiêu hao tài nguyên môi trường Nhà máy bia công nghệ tốt nhà máy đầu tư thời gian gần đây, có áp dụng cơng nghệ tiên tiến, thường có quy mơ lớn, có mức tiêu hao lượng nhiễm mức thấp Page SẢN XUẤT SẠCH HƠN Bảng Tiêu hao tài nguyên nhà máy bia nhà máy bia ( 2009) (sản phẩm đóng chai sử dụng nhiều lần, tính theo hectolit bia hay 100 lít bia) Nguyên, nhiên liệu, lượng Malt/nguyên liệu thay Nhiệt Nhiên liệu (dầu FO) Điện Nước NaOH Bột trợ lọc Đơn vị Công nghệ truyền thống Công nghệ trung bình Cơng nghệ tốt Tiêu thụ Việt Năm kg 18 16 14 14 – 18 MJ 390 250 150 200 – 350 lít 11 3,6 – 8,5 kWh m3 Kg G 11 2,0 – 3,5 0,5 570 16 0,7 – 1,5 0,25 255 – 12 0,4 0,1 80 7,5 – 20 0,6 – 2,0 0,2 – 0,6 100 – 400 II.2 Thải chất thải ô nhiễm II.2.1 Nước thải Nhà máy bia xả thải lượng nước thải lớn chứa nhiều chất hữu cơ, pH cao, nhiệt độ cao Việc lưu giữ thải bỏ lượng men thải lớn bột trợ lọc, vải lọc có lẫn nấm men sau lần lọc làm tải lượng hữu nước thải lớn Các thành phần nước thải nitrate, phosphate gây tượng phú dưỡng hóa Nước thải nhà máy bia bao gồm: Nước thải vệ sinh thiết bị Nước thải từ công đoạn rửa chai, trùng bia chai Nước thải từ phòng thí nghiệm Nước thải vệ sinh nhà xưởng Nước thải sinh hoạt công nhân nhà máy Bảng Tải lượng chất ô nhiễm nước sản xuất bia (đối với nhà máy có cơng suất 100 triệu lít/năm) Chất nhiễm Tải lượng (kg/ngày) 2.300 – 2.500 10.000 – 11.000 6.500 – 7.000 SS COD BOD5 Page SẢN XUẤT SẠCH HƠN Tổng Nitơ Tổng Phospho II.2.2 130 – 150 110 – 130 Khí thải Khí thải nhà máy bia bao gồm khí thải phát sinh trình đốt nhiên liệu nồi hơi; mùi hoá chất sử dụng, mùi sinh trình nấu chất thải hữu bã hèm, men chưa xử lý kịp thời Qua thực tế kiểm tra nồng độ chất thải CO, SO 2, NOx, H2S, CO2, NH3 khu vực sản xuất khác nhà đối chiếu với “Chất lượng khơng khí - Tiêu chuẩn khí thải công nghiệp với bụi chất vô cơ” (TCNV 5939:2005) cho thấy nhà máy sản xuất khơng có vấn đề lớn nhiễm khơng khí Có khu vực cần quan tâm ống khói nồi máy lạnh Bảng Nồng độ chất ô nhiễm khơng khí từ nồi Nồng độ (mg/m3) Nồi than Nồi dầu Bụi khói 420 – 624 10,9 – 11,4 SO2 210,8 – 647,4 925 – 2078 NOx 225 – 305 148 – 242 CO 12 – 22,1 Cả trường hợp nhiên liệu than dầu cho nồng độ phát thải SO cao mức cho phép 1,3 – lần cần thiết phải lắp đặt hệ thống xử lý SO2 Chất ô nhiễm II.2.3 Chất thải rắn Các chất thải rắn trình sản xuất bia bao gồm bã hèm, bã men, mảnh thủy tinh chai vỡ, két vỡ, nhãn thải từ khu vực đóng gói, bột trợ lọc từ khu vực lọc, bột giấy từ trình rửa chai, giấy, nhựa, kim loại từ phận phụ trợ, xỉ than, dầu thải, dầu phanh Các chất thải rắn từ nhà máy bia gây tác động xấu môi trường ô nhiễm môi trường đất, nước; gây mùi khó chịu bã hèm, bã men, bùn hoạt tính, bã bọt trợ lọc Ngồi chất thải plastic kim loại nặng tạo tải lượng chất thải rắn cao, bãi chứa lớn Bảng Lượng chất thải rắn phát sinh sản xuất hectolít bia Chất nhiễm Bã hèm Bã men Vỏ chai vỡ Bùn hoạt tính Nhãn, giấy Đơn vị kg kg chai kg kg Page Lượng 19 – 27 1,3 – 4,0 0,3 – 0,9 0,3 – 0,4 0,9 – 1,5 SẢN XUẤT SẠCH HƠN Bột trợ lọc Plastic Kim loại III kg kg kg 0,1 – 0,6 0,01 – 0,04 0,01 – 0,06 CƠ HỘI SẢN XUẤT SẠCH HƠN Ở CÁC NHÀ MÁY BIA Mức độ tiêu thụ nguyên nhiên liệu trung bình Việt Nam cịn cao nhiều so với cơng nghệ tiên tiến có giới Như vậy, việc cải tiến, sử dụng nguyên nhiên liệu hiệu mang lại lợi ích kinh tế lớn Với cơng suất phổ biến 20 triệu lít/năm, việc thực sản xuất mang lại hiệu tỷ đồng/năm, chưa kể đến việc giảm chi phí xử lý mơi trường Bảng Ước tính tiềm đạt áp dụng SXSH nhà máy bia Việt Nam Khu vực Chiết chai/lon Giảm 5% nhờ hợp lý hóa hệ thống trùng Nước Giảm 5% nước vệ sinh từ tái sử dụng Giảm % nước máy lạnh vệ sinh Giảm – 5% rửa chai, tận dụng nước làm mát Phụ trợ Tăng hiệu suất sinh 5% Cải thiện hệ thống làm mát Nấu Giảm 15 – 20 % Len men đến hoàn thiện sản phẩm III.1 Nhiệt Điện Giảm % từ động chiếu sáng - Thu hồi Tăng hiệu suất thu dịch – 2% Tăng hiệu suất thu hồi bia 1% Giảm bia thất thoát – 2% Cải tạo, tăng hệ số hữu ích thiết bị Sản xuất khu vực nhà nấu Nếu chênh lệch hiệu suất chiết malt phịng thí nghiệm thực tế sản xuất lớn 1% chất chiết bị tổn thất bã hèm có nghĩa nguyên liệu đầu vào chưa sử dụng hết Nếu giảm tổn thất ngun liệu 1% có nghĩa giảm kg malt cho 1000 lit bia Sử dụng công nghệ thiết bị nghiền Khi nghiền sinh lượng bụi malt, gạo hao hụt Việc đo lường khống chế lượng hao hụt cho phép với cơng nghệ nghiền điều chỉnh gió hút thu hồi phần lượng bụi nguyên liệu Giảm bụi malt, gạo hao hụt sau nghiền Page SẢN XUẤT SẠCH HƠN III.2 Sản xuất khu vực lên men Thu hồi nấm men Nấm men dư có hàm lượng chất hữu cao, cần thu hồi triệt để tốt để tránh COD cao hệ nước thải COD nấm men bia 180.000 – 220.000 mg/L Nếu nấm men thu hồi triệt để khơng cho xả vào dịng thải góp phần làm giảm 360 – 880g COD/hl bia Nấm men bia sử dụng nhiều cách: Bán cho người chăn ni lợn, chứa nhiều vitamin, protein, chất khoáng, cacbohydrat, chất béo Sấy khô để làm thực phẩm cho người Việc thu hồi nấm men cần đầu tư thiết bị máy ly tâm, tank chứa, đường ống, bơm Công ty Liên hợp thực phẩm Hà Tây có cơng suất triệu lít/năm Khi tách nấm men từ đáy tank, chúng thường rơi vãi sàn nhà, dẫn đến chi phí nước rửa sàn, hóa chất vệ sinh nhà, tăng tải lượng dịng thải Năm 2000 cơng ty lắp đặt thiết bị thu hồi men, kết triệt để rút men khỏi tank không rơi vãi nhà, giảm 30 m nước rửa sàn hóa chất, nhân cơng, giảm tải COD khoảng 74 kg/ngày Chi phí đầu tư: 2100 USD tương đương 29,4 triệu VNÐ Thời gian hồn vốn: 0,5 năm Cơng ty Bia Sadabeco đầu tư thiết bị ép men, bồn chứa men đường ống để thu hồi men với tổng đầu tư 70 triệu đồng Men thu hồi ép làm thức ăn gia súc Giải pháp có thời gian hồn vốn 13 tháng Thu hồi bia tổn thất theo nấm men Lượng bia hao phí theo nấm men khoảng – 2% Bia cần thu hồi cách sau: Ly tâm – Lọc ngang – Lọc ép khung Bia thu hồi đưa vào nồi nấu, trùng đưa vào tank lên men Thay đổi quy trình xả men Page 12 SẢN XUẤT SẠCH HƠN Ðể thu hồi bia men, Nhà máy Bia Phú Bài điều chỉnh quy trình xả men (chỉ xả lần sau nhận dịch, lần sau ngày đạt -1 oC lần trước lọc ngày) Bên cạnh cách thức xả men thay đổi so với cách làm truyền thống Sau xả phần men đặc để đưa bia lọc, phần bia lẫn men đưa vào tank thứ cấp hệ thống lọc Khi bia chuyển đến tank đệm trước tay lọc Việc thay đổi giúp nhà máy cắt giảm hao phí khu vực lên men từ 3,07% xuống 1,83% Áp dụng lắp thiết bị ly tâm men Một nhà máy bia châu Âu có cơng suất 100 triệu lít/năm Ðể giảm lượng men thải vào hệ thống nước thải giảm lượng bia hao phí họ tính tốn sau: Lắp đặt thêm thiết bị: tank 50 hl chứa men sau ly tâm máy ly tâm 20 hl/giờ tank 50 hl chứa bia thu hồi Đường ống, bom, hệ thống CIP Vốn đầu tư: 500.000 – 70 0.000 USD Chi phí vận hành: 20.000 USD/năm Thời gian khấu hao thiết bị: 15 năm Tiết kiệm được: 20.000 hl bia hay 10 USD/hl bia Thời gian thu hồi vốn: – năm Giảm tiêu hao bột trợ lọc Bia sau lên men cần tách men truớc chuyển sang khâu hồn thiện Việc tách men thực qua thiết bị lọc (với bột trợ lọc), dùng giải pháp khác rẻ tiền hơn, dễ thực sử dụng chất trợ lắng trình nấu lên men giúp nấm men lắng tốt Có thể giảm tiêu hao bột trợ lọc trình lọc bia cách giảm mật độ nấm men độ bia truớc lọc Có thể cải thiện biện pháp công nghệ trình nấu, tạo mơi truờng phù hợp với chủng nấm men; tuyển chọn chủng giống nấm men, tối ưu hóa trình nhân giống, bảo quản nấm men tiếp giống; tối ưu hóa q trình lên men (thiết bị, thời gian lên men, tàng trữ) để nấm men lắng tự nhiên Page 13 SẢN XUẤT SẠCH HƠN Trong số nhà máy bia sử dụng chủng nấm men có đặc tính lắng khơng cao sử dụng chất làm dịch duờng truớc lên men, chất trợ lắng trình lên men để giảm mật độ nấm men truớc lọc Ðể giảm bột trợ lọc nguời ta đầu tư máy ly tâm, tách 98 – 99% nấm men bia Khi lắp đặt máy ly tâm có ưu điểm sau: Giảm lượng bột trợ lọc trình lọc bia Kéo dài thời gian vận hành máy lọc Giảm tiêu thụ muớc cho việc sục rửa máy lọc Thu hồi thêm nấm men thừa Giảm thiểu lượng bia dư Bia dư bia cịn sót lại tank Lượng bia dư cần dược giảm thiểu cách thay đổi quy trình, đặc biệt thao tác liên quan đến việc tháo rỗng tank Người vận hành cần xác định chắn bia hết trước vệ sinh tank Qua việc quản lý nội vi hệ thống quan trắc hiệu cịn lượng bia dư nhỏ cịn tank khơng thể lấy thêm BOD bia 80.000mg/L phụ thuộc vào nồng độ hàm lượng cồn bia Nếu bia dư bị thải vào hệ thống nước thải không làm tăng BOD mà lượng sản phẩm có giá trị bị Ngồi bia dư, việc giảm hao bia thực cách điều chỉnh lượng oxi cung cấp vào dịch để tránh trào dịch, hay điều chỉnh cách thức lượng nước đuổi dịch, dịch đuổi nước trình chuyển bia Áp dụng hệ thống làm lạnh tầng Có nhiều cơng nghệ để nâng cao hiệu hệ thống máy lạnh nhà máy bia Công ty Mycom (Nhật Bản) nghiên cứu ứng dụng thành công công nghệ máy lạnh tầng Thông thường để lạnh nhanh dịch đường người ta làm lạnh nước 28 – 30ºC 2ºC máy lạnh Việc chạy lạnh cho hệ số hữu ích động 4,87 Cơng nghệ Mycom chia việc làm lạnh nước thành cơng đoạn với máy có cơng suất nhỏ Mỗi máy chạy khoảng nhiệt độ gần (30ºC xuống 18 ºC; 18ºC xuống 10ºC; 10ºC xuống ºC) Do vậy, hiệu suất máy lạnh tăng lên 8,06; lượng giảm 60%; công suất máy giảm 70%, nghĩa cần lắp máy lạnh có cơng suất nhỏ nhiều Áp dụng công nghệ lên men nồng độ cao Lên men truyền thống bắt dầu từ dịch đường có nồng độ 10 – 12% Các nghiên cứu ứng dụng đưa công nghệ lên men nồng độ cao đến 16% (có nhiều nghiên cứu tiến hành nồng độ đến 22% việc ứng dụng chưa rộng rãi) Kết thực tế nhiều nước, Việt Năm có Tổng cơng ty Bia rượu NGK Sài Gịn, Cơng ty Bia Page 14 SẢN XUẤT SẠCH HƠN Việt Nam, Nhà máy bia Hà Tây áp dụng cho thấy nâng cơng suất nhà máy lên 10 – 15%, giảm điện năng, lượng 15 – 18% linh hoạt sản xuất nhiều loại bia có nồng độ ban đầu khác Ứng dụng enzym Các công nghệ sử dụng enzyme nhằm để rút ngắn thời gian sản suất, tăng hiệu suất Việc sử dụng loại enzyme trình nấu enzyme dịch hóa, đường hóa, cho phép rút ngắn thời gian nấu từ 30 – 45 phút mẻ, giảm điện, nước, tăng công suất Enzyme lên men sử dụng enzyme Maturex giúp làm giảm hàm lượng diacetyl bia lên men phụ, cho phép rút ngắn thời gian lên men phụ từ – ngày mà đảm bảo chất lượng; chất trợ lắng giúp làm giảm thời gian lên men, giảm tiêu hao lạnh, điện III.3 Sản xuất khu vực chiết chai Tiết kiệm nước rửa chai, két Trong hệ thống chiết chai máy rửa chai tiêu tốn nhiều nước thải lượng nước thải lớn pH nước rửa kiểm sốt để tiết kiệm hóa chất nước tráng Các máy rửa chai cho phép giảm tới 50% nước rửa chai (từ mức 530 mL/chai xuống 264 mL/chai) Máy rửa chai sử dụng nước xút để làm Mức tiêu thụ nước máy rửa chai chủ yếu phụ thuộc vào cấu tạo máy Các máy hệ có mức tiêu thụ nước (0,5 hl/hl vỏ chai) lượng thấp so với máy cũ (34hl/hl vỏ chai) Các cải thiện tiết kiệm nước bao gồm: Lắp van tự động để ngừng cấp nước dây chuyền không hoạt động Lắp vòi phun cao áp Tái sử dụng dòng nước tráng chai hàng cuối vào việc rửa chai hàng đầu Tận dụng nước thải từ hệ thống rửa chai để rửa két Tiết kiệm xút rửa chai Lắp đặt role Page 15 SẢN XUẤT SẠCH HƠN Khi điện, van xả đáy máy trùng tự động xả nước Công ty Sadabeco lắp đặt thêm role trung gian van xả để hạn chế thất thoát nước nóng điện Ước tính giải pháp có thời gian hồn vốn Thu hồi xút rửa chai Xút trình rửa chai thu hồi tái sử dụng Cần lắp đặt tank lắng xút từ hệ thống rửa chai, đặc biệt ngày dừng hoạt động máy rửa chai Xút bơm vào tank lắng, tất chất cặn tách khỏi xút tái sử dụng Cơng ty Sadabeco nhận thấy có 2% lượng xút dùng để vệ sinh máy rửa chai thải hệ thống xử lý nước thải Ðây nguyên liệu sử dụng cho hệ thống xử lý khí thải cơng ty, đồng thời giảm độ sốc hệ thống xử lý nước thải Công ty đầu tư 97 triệu đồng cho việc lắp đặt hệ bơm, đường ống bồn chứa trung gian Xút thu hồi bơm bổ sung vào hệ thống xử lý khói thải, giảm lượng xút sử dụng Thời gian hoàn vốn phương pháp 8,5 tháng Có thể giảm 75% xút dùng cho rửa chai nhờ thu hồi tái sử dụng Thiết bị trùng kiểu nen Trong máy trùng, bia chai hâm nóng lên lên đến 60ºC sau làm nguội 30 – 35ºC Nếu bia làm nguội nước mức tiêu thụ nước nhà máy lớn Nếu tận thu nước làm mát, tuần hoàn tái sử dụng qua tháp giải nhiệt tiết kiệm 80% nước hệ thống trùng Áp dụng lắp tháp giải nhiệt hệ thống trùng Một nhà máy bia châu Á có cơng suất 50 triệu lít/năm làm nguội bia chai trùng nước hệ thống hở Ðể tiết kiệm nước họ lắp hệ thống làm nguội khép kín với tháp giải nhiệt Kết là: Giảm lượng nước tiêu thụ năm: 50.000 m Ðầu tư: 45.000 USD Thời gian thu hồi vốn: năm Một số hội SXSH đơn giản khác Ðảm bảo chất lượng chai tốt để giảm lượng chai vỡ đóng bia Kiểm sốt q trình soi chai (kiểm sốt đủ độ sáng) để tránh trường hợp nạp bia vào chai nứt, chất lượng Sử dụng ghế ngồi có thiết kế thích hợp để người vận hành có khả kiểm soát độ chai tốt Page 16 SẢN XUẤT SẠCH HƠN Ðiều chỉnh tốc độ băng tải phù hợp với tốc độ máy chiết chai Bằng biện pháp quản lý nêu trên, kết hợp với đào tạo, kiểm tra, nhà máy Bia Phú Bài cắt giảm tỷ lệ hao hụt vỏ chai 28% (từ 0.7% xuống 0.5%) III.4 Sản xuất phận phụ trợ Thu hồi nước làm mát từ q trình lạnh nhanh Thất 1m3 nước nóng 85ºC tương đương 8,7 kg dầu Sử dụng nước nóng hiệu vấn đề mấu chốt tiết kiệm lượng Nước làm mát dịch đường trình lạnh nhanh (từ 100ºC 10ºC) đạt 85oC (với thiết bị trao đổi nhiệt tốt) cần tuần hoàn tái sử dụng để tận dụng nước nhiệt Sử dụng tank có bảo ơn để trữ trước sử dụng Nước sử dụng lại khu vực có nhu cầu làm nước nấu, nước cấp nồi hơi, hệ thống vệ sinh CIP, rửa chai trùng Thùng chứa nước nóng cần tính tốn cân quy mơ thu hồi khơng có thừa nước nóng thải vào hệ thống nước thải Tối ưu hóa hệ thống nước nóng Một nhà máy bia châu Âu có cơng suất 100 triệu lít/năm có hệ thống làm lạnh dịch đường kiểu cũ Sau trao đổi nhiệt trình lạnh nhanh, nhiệt độ nước làm nóng lên đến 60ºC dùng vào hệ thống nấu Lượng nước dư thừa bị thải vào hệ thống nước thải Một hệ thống lạnh nhanh lắp đặt, có khả làm nóng nước đến 85ºC Tank chứa nước nóng lớn lắp đặt Nước 85ºC dùng để nấu, vệ sinh, rửa chai Kết sau: Lượng dầu giảm năm: 340 Lượng nước giảm năm: 40.000 m Ðầu tư: 120.000 USD Thời gian thu hồi vốn: năm Thu hồi nước ngưng Nước ngưng từ nồi nấu nước tinh khiết, có chứa nhiệt Các thực hành phổ biến cho thấy nước ngưng dùng để làm nước cấp cho nồi Nếu đầu tư Page 17 SẢN XUẤT SẠCH HƠN đường ống tank chứa nước ngưng để tái sử dụng có thời gian thu hồi vốn ngắn Kiểm soát hiệu suất đốt lò Ðể đảm bảo cho việc cháy hồn tồn nhiên liệu người ta cần cấp khí dư cho trình cháy nồi Tuy nhiên để lượng khí dư lớn tổn thất nhiệt qua khói lị, phần tổn thất lớn nồi Lượng khí dư lý thích hợp dầu FO 1,2, than 1,2 – 1,6 với nhiệt độ khói lị 200oC Do để đảm bảo hiệu suất cháy cao giảm thiểu lượng nhiệt tổn thất qua khói lị cần kiểm sốt trì tỉ lệ khí: nhiên liệu tối ưu Tỷ lệ nên xác định hiệu chỉnh định kỳ theo nhiên liệu thông qua việc xác định thành phần khói lị (khí dư, nhiệt độ) Bảo ơn Bảo ơn bề mặt nóng lạnh giải pháp đơn giản dễ làm nhất, đồng thời mang lại hiệu cao tiết kiệm lượng Các bề mặt gồm thân nồi hơi, nồi nấu, đường cấp nóng, lạnh, tank lên men chứa bia thành phẩm… Bảo ôn mét dài đường ống Ø 89 mm sử dụng 6.000 giờ/năm giúp tiết kiệm 450 kg dầu/năm (tương đương 18.000 MJ/năm đủ lượng cho sản xuất 120 hl bia Tiết kiệm nước hóa chất vệ sinh Lắp đặt hệ thống vệ sinh thiết bị (CIP): tiết kiệm nước, hóa chất, có khả tận thu tái sử dụng hóa chất tẩy rửa nước, đảm bảo yêu cầu vệ sinh cao dây chuyền; có khả sử dụng hóa chất hiệu cao, thân thiện mơi trường Sử dụng hệ thống vịi phun cao áp: đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh an toàn thực phẩm, tiêu tốn nước, sử dụng cần thiết, tránh chảy nước lãng phí; sử dụng vịi phun định lượng cao áp cho vệ sinh thiết bị vận tải, két chứa chai Sử dụng hóa chất đặc hiệu: dùng axit cho việc vệ sinh tank lên men thay sử dụng xút, sử dụng chất hỗ trợ vệ sinh rửa chai để tăng độ chai, giảm lượng nước Ví dụ tổn thất nước có rị rỉ (áp lực nước 4,5 bar) Kích thước lỗ (mm) 0,5 m3/ngày 0,39 1,20 Page 18 m3/năm 140 430 SẢN XUẤT SẠCH HƠN 3,70 18,0 47 1.300 6.400 17.000 Tiết kiệm điện Một nhà máy sản xuất bia hiệu có mức tiêu thụ điện 29kW/hl bia Phần lớn điện nhà máy bia sử dụng để chạy mơ-tơ Có giải pháp phổ biến để giảm bớt tiêu thụ điện là: Lắp đặt mơ-tơ hệ có hiệu cao Lắp đặt biến tần để kiểm sốt tốt tốc độ dịng áp suất mơtơ Hạn chế động chạy không tải Công ty Cổ phần Bia Kim Bài (Hà Tây) có cơng suất 30 triệu lít/năm Ðể đảm bảo lạnh cho sản xuất cơng ty sử dụng máy lạnh máy có cơng suất 90 KW Năm 2007 công ty lắp thêm biến tần cho động máy lạnh đầu tư hệ thống điều khiển tự động cho hệ thống máy lạnh Số vốn đầu tư ban đầu 1,4 tỷ VNÐ Qua thời gian vận hành cho thấy máy giảm 10 – 12% điện Thời gian thu hồi vốn ước tính năm Duy trì bảo trì Việc bảo trì hệ thống có ý nghĩa lớn việc trì mức tiêu hao điện, nước thấp Việc bảo trì tốt cịn có tác dụng làm cho hiệu dây chuyền tăng lên giảm số lần thời gian bị dừng sản xuất cố Thời gian hồn vốn việc bảo trì thường ngắn có vài tuần Sự rị rỉ gây tiếng xì nhỏ, khơng nhìn rõ từ van dẫn đến làm 1kg hơi/giờ, tương ứng với tiêu thụ 700 kg dầu năm hay lượng dủ cho sản xuất 200 hl bia với mức tiêu hao thấp Rò rỉ mức nhìn rõ mặt bích dẫn đến làm 3-5 kg hơi/giờ, tương đương 2.100 – 3.500 kg dầu/năm, đủ lượng để sản xuất 580-1000 hl bia mức tiêu hao thấp Kiểm soát nhiệt độ bốc hệ thống máy lạnh Hệ thống máy lạnh tiêu thụ nhiều điện nhà máy bia Nhiệt độ bốc máy lạnh cần thấp theo mức độ cần thiết Ví dụ để làm lạnh bia xuống -2ºC nhiệt độ bốc cần khoảng (-6) – (-8)ºC đủ nhiều nhà máy bia thiết Page 19