LỌC TRONG VÀ BÃO HOÀ CO2 I. Mở đầu Ngày nay cùng với tốc độ hóa đô thị và công nghiệp hóa của đất nước, ngành công nghệ thực phẩm đã và đang đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế quốc dân. Đóng vai trò chủ lực trong đó có lĩnh vực chế biến đồ uống và bia là một trong những loại đồ uống phổ biến được quan tâm hiện nay.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 B như vitamin B1, B2, PP...) 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 nhưng chất lượng cảm quan rất được chú trọng để đáp ứng nhu cầu của con người. Bia phải có độ trong, loại bỏ hầu hết vi sinh vật, phức chất làm đục cũng như phải đáp ứng đủ lượng CO2 yêu cầu. Để làm được điều đó thì phải thông qua quá trình lọc trong và bão hòa CO2 mà chúng ta sẽ tìm hiểu sau đây. II. Nội dung 1. Lọc trong bia Thông thường có 3 phương pháp làm trong bia: 1. Lắng 2. Lọc 3. Li tâm Nhưng phương pháp lọc có hiệu quả và được sử dụng thông dụng nhất 1. Mục đích và cơ sở lí thuyết 1. Mục đích Tạo độ trong lỏng lánh cho bia, sau lọc bia có màu vàng “sáng”. Loại bỏ đáng kể số vi sinh vật bao gồm nấm men còn lại và protein vẫn còn tồn tại sau quá trình tàng trữ có khả năng làm đục bia (tăng giá trị cảm quan)… Loại bỏ phức chất protein, các hạt dạng keo polyphenol, polysaccarit và protein ít tan những chất này làm bia nhanh đục, làm cấu trúc bia trở nên ổn định hơn, tăng độ bền keo và độ sinh học cho bia. 2. Cơ sở lí thuyết • Các thành phần gây đục bia được phân loại theo kích thước theo ba nhóm: Các hạt thô (> 0,1 …m): Gồm các protein có khả năng đông kết, nấm khuẩn, có thể nhìn thấy bằng mắt thường và nhận biết bằng kính hiển vi. Các hạt mịn (0,001>0,1…m): Gồm các liên kết protein và protein –tannin chỉ dược nhìn thấy bằng kính hiển vi. Các hạt mịn nhất ( thanh trùng sẽ hình thành các kết tủa. Sự oxy hóa làm tăng tốc độ hình thành kết tủa lên khoảng 5 lần. Ion kim loại nặng cũng tăng cường sự tạo thành kết tủa. Sự vận chuyển bia làm tăng sự chuyển động của các thành phần, tăng số lượng va chạm nên cũng tăng sự hình thành kết tủa. • Một số biện pháp hạn chế sự hình thành kết tủa keo trong bia hiện nay được sử dụng đó là các tác nhân làm bền keo. Các tác nhân có thể ngăn chặn sự hình thành kết tủa bởi chúng sẽ loại bỏ các thành phần kết tủa ra khỏi bia. Các tác nhân được sử dụng là silicagel và polyvinylpirolodol (PVPP). Silicagel: được tạo ra từ axit sunfuric và natri silicat. Chế phẩm tạo thành phải có kích thước các mao quản từ 3 – 3,5µm mới đảm bảo sự hấp phụ các polypeptit tốt. Lượng sử dụng từ 50 – 100ghl để bổ sung vào thiết bị hòa bột trợ lọc trước khi lọc bia. Polyvinylpirolodol (PVPP): là một axit hữu cơ không tan chỉ trương nở trong các dung môi và nước. PVPP là tác nhân loại bỏ một cách chọn lọc các hợp chất polyphenol. Hàm lượng PVPP sử dụng là 50ghl bia. 5. Thiết bị lọc bia Có nhiều dạng máy lọc khác nhau và cách thức sử dụng cũng khác nhau tùy theo quy trình sản xuất bia và mục đích bảo quản, người ta có thể phân chia thành các loại sau: Máy lọc có sử dụng bột trợ lọc Kieselgur (diatomit) Máy lọc không sử dụng bột trợ lọc Ưu điểm Lọc triệt để, hiệu quả cao Chi phí lọc thấp, thiết bị đơn giản Nhược điểm Chi phí lọc cao hơn, thiết bị cấu tạo phức tạp Nhanh bị bít, chỉ dùng để lọc hoàn thiện sản phẩm. Loại thiết bị Máy lọc khung bản Máy lọc lưới kim loại Máy lọc nến Máy lọc khói Máy lọc tấm Máy lọc màng Ở bài này ta sử dụng thiết bị lọc dạng nến (chất trợ lọc là diatomit). Thiết bị lọc nến: 1. Cấu tạo Máy lọc nến là một thiết bị hình trụ, đấy côn đặt thẳng đứng , trong đó có chứa tấm lọc được gắn váo một tấm vĩ ngăn cách giữa vùng dịch chưa lọc và vùng dịch đã lọc. Khi làm viêc, bia và bột trợ lọc được bơm vào thiết bị theo cùng một đường. bột sẽ phủ phủ lên trên các cột lọc, bia trong sẽ đi qua lớp bột trợ lọc này và đi vào tâm của các cột lọc sau khi đã tách kết tủa và cặn. Bia trong theo tâm ống được dẫn lên khoang phía trên và được dẫn ra ngoài theo một đường ống. Cột lọc có cấu tạo gồm nhiều vành thép không gỉ gắn cách nhau một khoảng nhất định. Các rãnh cáu ống được đục lỗ cho phép hút dịch và thoát dịch trong được dễ dàng. Các ống được treo trong thiết bị bởi một tấm kim loại. Đường kính mỗi ống là s = 0,220m2. Thiết bị lọc nến 2. Nguyên lí hoạt động Filtrate: Đường bia trong ra Tubes: Các nến lọc Cake space between tubes: Khoảng không giữa các nến Inlet: Đường bia đục vào Filter cake discharge: Đường xả bột Trước khi tiến hành lọc ta dùng nước sôi thanh trùng đường ống, máy làm nguội bằng nước lạnh. Dùng kích thước thủy lục ép máy với mức 200250 bar. Mở van nước bằng máy, mở 2 van xả cuối máy, bơm nước vào đấy hết không khí ra. Mở van tuần hoàn, đóng van xả, điều chỉnh áp suất trên dồng hồ chỉ 3 bar, lưu lượng nước vào máy 700lh. • Tạo màng lần 1: Lấy 36 lít nước vào thùng bột trợ lọc, cho cánh khuấy làm việc rồi cho 6 kg bột trợ lọc thô vào trộn đều và lấy đủ 60 lít nước. Chạy bơm định lượng, mở hết van định lượng, giữ áp lực 3 bả và bơm tuần hoàn hết bột trợ lọc trong thùng. • Tạo màng lần 2: Lấy 36 lít nước, 3 kg bột trợ lọc thô và 3kg bột trợ lọc mịn trộn đều them nước đủ 60 lít. Giứ áp suất, dư lượng bơm tuần hoàn đến hết bột trợ lọc trong thùng. Bơm hết bột trợ lọc tạo màng lần 2. Lấy 60 lít nước và 6kg bột trợ lọc vào thùng với tỉ lệ bột trợ lọc (đất mịn)tăng hay giảm phụ thuộc vào chất lượng bia lên men. Điều chỉnh van định lượng giảm xuống 25% công suất , lưu lượng đạt 5000 – 6000lh. Lọc: Đóng van nước, mở van cho bia vào máy. Mở van xả, đóng van hồi lưu, đuổi hết nước trong máy ra. Khi thấy bia ra, mở van hồi lưu, đóng van xả. Khi nào nhìn qua ống soi thấy bia đạt đến đọ trong quy định thì mở van cho bia vào tank TBF và đóng van hồi lưu lại. Kết thúc lọc: Tắt bơm, cánh khuấy thùng, dùng nước lạnh đẩy hết bia trong máy về tank TBF. Đóng van bia vào tank, mở van xả. Tắt bơm, đóng van nước để kết thúc lọc. 3. Ưu điểm, nhược điểm 1. Ưu điểm: 1. Bề mặt lọc tăng dần do sự bồi đắp liên tục. 2. Các bộ phận lọc không di chuyển 3. Bản mặt lọc không bị thay thế định kì 4. Giảm hàm lượng oxi xâm nhập. 5. Dễ dàng lắp đặt. 6. Có thể tự động hóa. 7. Nhược điểm: 1. Rất nhạy cảm với sự tăng áp suất đột ngột. 2. Chu trình lọc ngắn. 3. Không thể tăng năng suất bằng cách tăng bộ phận lọc. 4. Tiêu thụ lượng nước rửa lớn. 5. Khó khăn trong việc rửa và bảo quản các nến lọc. 6. Việc tháo gỡ phức tạp dối với các nến dạng cốc. Các thông số của quá trình áp khí vào: 1,5 – 7,5 bar; áp khí ra: 1,5 – 3,5 bar. Khí áp vào >7,5 bar ta tiến hành tháo bột và đắp lại áo bột để tránh bị nghẹt. 7. Các sự cố trong quá trình lọc ( lọc bia trong khoảng nhiệt độ 020C) Dịch sau khi lọc bị đục Đường ống cấp dịc bị nghẹt Nguyên nhân Lưu lượng vào máy dịch nhiều, trục vít xiết không chặt, bột trợ lọc còn sót lại. Do bã quá nhiều làm tốc độ lọc chậm lại Khắc Phục Điều chỉnh lưu lượng vào, trục vít xiết chặt lại, thủy phân nguyên liệu chặt hơn. Thường xuyên vệ sinh thiết bị, tăng áp suất lọc lên phạm vi cho phép điều chỉnh lưu lượng dịch cháocho cho phù hợp. 8. Yêu cầu của bia sau khi lọc 1. Bia sau khi lọc không bị mất CO2. 2. Đạt độ trong sáng. 3. Không bị nhiễm vi sinh vật. 4. Không bị loãng bởi nước lọc. 5. Không bị oxy hóa. 6. Bia giữ được trong thùng chứa ở nhiệt độ 0,510C dưới áp suất của CO2 khoảng từ 13atm và thời gian tối thiểu là 4 giờ. Hàm lượng CO2 trong bia thành phẩm phải đạt ít nhất 0,3% khối lượng. 7. Kiểm tra kiểm soát quá trình lọc bia a. Mục đích: Kiểm tra các thông số hóa lý cuối cùng của bia trước khi thanh trùng và xuất ra thị trường để kịp thời điều chỉnh các thông số đúng với yêu cầu kĩ thuật trong quá trình lọc bia. 1. Yêu cầu kĩ thuật: Bảng: Chỉ tiêu kiểm soát quá trình lọc bia Chỉ tiêu Đơn vị tính Giới hạn cho phép Độ chua Ml NaOH 0.1N10ml mẫu 1,3 – 1,7 Độ trong NTU