III. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ
5. Lắng trong–làm lạnh
5.1. Mục đích của lắng trong:
Lắng các cặn mịn ra khỏi dịch đường (hoa Houblon, protein tủa), làm nước nha trong, tạo điều kiện cho men dễ dàng thẩm thấu trong quá trình lên men bia.
5.2. Mục đích của làm lạnh:
- Tránh sự xâm nhập và phát triển của vi sinh vật bên ngoài.
- Đảm bảo sự hòa tan oxy cần thiết cho men phát triển trong giai đoạn đầu trước khi lên men.
- Đảm bảo sự lắng cặn khi làm lạnh dịch đường, chỉ có làm lạnh nhanh những dẫn xuất globulin mới lắng xuống được.
Như vậy, mục đích của quá trình lắng trong–làm lạnh là giảm nhiệt độ dịch đường xuống, đưa oxy từ không khí vào dịch thể và kết lắng các chất bẩn không có lợi.
5.3. Các biến đổi hóa lý xảy ra trong quá trình lắng trong – làm lạnh:
Khi bắt đầu làm lạnh, nhiệt độ dịch thể còn cao, trong dịch đường xảy ra các quá trình oxy hoá các hợp chất hữu cơ như maltoza, glucoza, fructoza, chất đắng, các hợp chất chứa nitơ, tanin, nhựa Houblon và các sản phẩm được tạo ra như acid gluconic, muravic,…
Nhiệt độ dịch đường giảm dần đồng nghĩa với tốc độ oxy hóa cũng giảm dần, đến 45oC thì quá trình oxy hoá ngưng hoàn toàn. Mỗi một giờ một lít dịch đường có thể dùng hết 6,4 mg oxy cho quá trình oxy hóa.
Hậu quả của quá trình oxy hóa là dịch đường có thẫm hơn, hương thơm và vị đắng của Houblon giảm. Từ nhiệt độ 40oC trở xuống, oxy từ không khí được hòa tan vào dịch thể.
Quá trình làm lạnh hình thành và kết lắng các chất cặn: có thể chia làm 2 loại: cặn to và cặn nhỏ.
+) Cặn to được hình thành trong quá trình đun sôi Houblon. Khi làm lạnh dịch đường, chúng kết tủa và lắng xuống đáy. Quá trình tách bỏ cặn này gọi là tách cặn nóng. Loại cặn to thường hấp phụ 1 lượng khá lớn Fe và Cu, các kim loại nặng khác.
Điều này có lợi cho sự sinh trưởng và phát triển của nấm men, tránh cho bia khỏi bị đục bởi hiện tượng colloid hóa. Thành phần của cặn nhỏ trung bình là 35% cặn tanin và 65% cặn β-globulin.
+) Cặn nhỏ tuy không nhiều nhưng rất khó tách khỏi dịch đường, cần phải lọc cẩn thận. Nếu không được loại bỏ thì có thể chúng sẽ bao phủ trên bề mặt tế bào nấm men, hạn chế khả năng thẩm thấu của tế bào. Do đó, ảnh hưởng toàn bộ đến quá trình lên men. Đáng lưu ý, cần loại bỏ các hợp chất protein–tanin, nếu không sẽ gây hậu quả làm bia đục rất khó khắc phục.
5.4. Thiết bị thùng lắng cặn (Thùng lắng xoáy tâm):5.4.1. Cấu tạo: 5.4.1. Cấu tạo:
Thùng hình trụ tròn bằng inox, đỉnh hình nón, có ống thoát hơi, cửa vệ sinh, đường ống CIP.
Một phần đáy lõm xuống nối van hút bơm làm lạnh nhanh bên hông thùng lắp dịch đường vào theo phương tiếp tuyến với thùng.
HÌNH 4: THÙNG LẮNG XOÁY TÂM
1: Thân thùng 2: Đáy
3: Nắp 4: Ống thoát hơi
5: Nón chụp 6: Vòi phun hình cầu
7: Đáy nổi 8: Cửa vệ sinh
11: Đường dịch ra
5.4.2. Nguyên lý hoạt động:
Nước nha có nhiệt độ 100oC bơm vào thùng lắng theo phương tiếp tuyến với thùng thiết bị tạo thành vòng xoáy trong thùng khoảng 2/3 chiều cao tính từ đáy thùng, cặn và các chất không hòa tan khác sẽ xoáy vào giữa thùng và lắng xuống đáy theo hình nón, áp lực nón 3 – 4 kg/cm2.
Sau khi lắng được 30 phút, hạ lưới hình nón từ trên xuống chắn xung quanh đống cặn.
Dịch đường trong sau khi lắng có nhiệt độ 95–98oC trước khi được bơm vào tank lên men, ta phải hạ nhiệt độ nước nha xuống còn 8-10oC bằng máy làm lạnh hay còn gọi là máy giải nhiệt alpha laval.
Toàn bộ thời gian làm việc của lắng xoáy li tâm, làm lạnh và bơm nước nha sang phân xưởng lên men là 1h30’ – 1h45’.
5.5. Cấu tạo máy làm lạnh Alpha laval:5.5.1. Cấu tạo: 5.5.1. Cấu tạo:
HÌNH 5: MÁY LAØM LẠNH ALPHA LAVAL
Máy giải nhiệt có 4 ngăn:
+) 3 ngăn đầu giải nhiệt bằng nước lạnh, (hay ta gọi chung 3 ngăn đầu là Alpha 1 (α 1)), mỗi ngăn có 40-50 tấm lắc.
+) Ngăn thứ tư (ta tạm gọi là α2) bằng glycol, ngăn này có 60 tấm lắc (hay còn gọi là vĩ).
Các vĩ này có cấu tạo đặc biệt sau khi kết chúng lại với nhau thì tạo ra 2 đường cho 2 dòng chảy luôn ngược chiều nhau ở 2 bên tấm vĩ.
5.5.2. Nguyên lý hoạt động:
Nước nha nóng 100oC đi vào máy làm lạnh đồng thời với nước lạnh nhưng ngược chiều nhau.
Nước nha sau khi qua ngăn giải nhiệt 1 nhiệt độ giảm còn 70oC, nước này được trả về động lực để xử lý. Còn nước được làm lạnh ở ngăn 2 và 3 đem làm nguội nhờ quạt để sử dụng tiếp.
Nước nha sau khi qua 3 ngăn thứ (α1) giải nhiệt thì nhiệt độ khoảng 31÷32oC. Tiếp tục qua ngăn thứ tư (α2) được làm lạnh bằng glycol.
Nhiệt độ của glycol vào máy khoảng -5oC. Nước nha sau khi cho qua máy giải nhiệt thì nhiệt độ còn 8-10oC.
HÌNH 6: SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ LAØM LẠNH NHANH 5.6. Một số yêu cầu khi làm lạnh:
Điều cần đặc biệt chú ý là những đòi hỏi công nghệ ở khâu làm lạnh và tách cặn này: khi nhiệt độ dịch đường hạ thấp dần là lúc xuất hiện nhiều cơ hội cho vi sinh vật phát triển, đặc biệt nguy hiểm là từ 50oC trở xuống.
Giai đoạn hạ nhiệt độ từ 60oC xuống 8oC, nếu không thực hiện nhanh thì sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho các nhóm vi sinh vật phát triển như: cầu khuẩn sarxin, vi khuẩn acetic, vi khuẩn lactic và E.coli.