L ần 3: Khi bơm dịch đoạ n2 về phối trộn với dịch nồi malt, nhiệt độ từ 48 – 500 C
4. KỸ THUẬT LÊN MEN 1 Lý t huyết chung
4.6. Thiết bị lên men
Thiết bị lên men bia ngày nay là kết quả của quá trình phát triển về thiết bị song song với tiến bộ của công nghệ ủ bia: từ tank hở dạng hình khối bằng gỗ, đá, và đồng (Hình 11.11), tank kín bằng kim loại (Hình 11.12), đến tank chế tạo từ thép chống rỉ dạng thân trụ (Hình 11.13). Hiện nay dạng tank thân trụ-đáy côn được sử dụng rộng rãi do có nhiều ưu điểm.
Hình 11.11. Thùng lên men hở bằng gỗ: (a) loại hình trụ, (b) loại hình khối.
Hình 11.12. Thùng lên men kín hình khối.
Hình 11.13. Thùng kim loại kín hình trụ. (a) kiểu nằm ngang, (b) kiểu đứng.
Mẫu nguyên bản của tank thận trụ-đáy côn phát minh bởi Nathan được chế tạo bằng nhôm, dạng trụ đứng, có đáy hình côn. Hiện nay, vật liệu chủ yếu là thép chống rỉ. Tank có nhiều kích cỡ khác nhau, từ 5 - 7 m3 đến 1500 m3
, chiều cao 8 – 40 m, đường kính từ 1 – 10 m. Tỷ lệ chiều cao đối với đường kính của dịch lên men chứ trong tank từ 1:1 đến 5: 1. Góc côn của đáy tank khoảng 60-70 độ. Trên thân trang bị các khoang cấu trúc theo kiểu 2 vỏ để dẫn chất tải lạnh cho việc điều nhiệt. Bên ngoài được bọc cách nhiệt (thường bằng sợi thủy tinh) và ngoài cùng bọc bằng các lá kim loại phản xạ nhiệt. Các tank được lắp đặt ngoài trời thành từng cụm (tank farm) nhằm hạn sự mất nhiệt và tác động của môi trường. Hình 11.14 biểu diễn cấu tạo của một tank lên men bia kiểu thân trụ-đáy côn điển hình.
Với tank kiểu này, ngoài các ưu điểm như của tank lên men kiểu kín, như hạn chế tạp nhiễm từ không khí, giảm lượng bia thất thoát, thu nhận CO2 như một phụ phẩm, còn có các ưu việt đặc trưng so với tank loại hình khối:
- Giảm chi phí đầu tư (25 - 30%) và phí vận hành (50 - 60%)
- Tăng hiệu quả sử dụng của thể tích thiết bị và không gian lên men (tỷ lệ giữa chiều cao và bề rộng hợp lý)
- Giảm tổn thất bia và chất đắng
- Linh hoạt trong sử dụng (có thể dùng cho lên men, ủ chín, tàng trữ).
- Làm sạch, tháo men, tháo bia dễ dàng. Bề mặt bên trong thường được gia công nhẵn nên vi sinh vật tạp khó trú ngụ. Dễ tự động hóa quá trình làm sạch thiết bị.
- Rút ngắn thời gian lên men do có sự đối lưu tự nhiên mạnh.
- Có thể tạo ra các vùng nhiệt độ khác biệt cho các mục đích khác nhau trong cùng một thời điểm (ví dụ nhiệt độ ấm ở thân để gia tăng quá trình chín, trong khi đó phần đáy tank ở chế độ lạnh để lắng men và hạn chế men tự phân).
Trong quá trình lên men sơ cấp, diễn ra sự đảo trộn theo phương thẳng đứng mãnh liệt do sự sinh tạo mạnh mẽ của CO2, đặc biệt gần đáy tank nơi phần lớn sinh khối men tụ tập. Cơ chế tự đảo trộn này giúp tăng cường tốc độ lên men, nhờ đó thời gian lên men có thể được rút ngắn đến 50%. Lên men trong tank loại này có thể sử dụng chất đắng hiệu quả hơn (không bị thất thoát theo lớp nấm men bề mặt). Hàm lượng CO2trong bia cũng cao hơn nhiều so với các hệ thống lên men gián đoạn khác.
(b) (a)
Hình 11.14. Cấu tạo của tank lên men thân trụ-đáy côn