L ần 3: Khi bơm dịch đoạ n2 về phối trộn với dịch nồi malt, nhiệt độ từ 48 – 500 C
9. Giàn rôbinê tháo dịch đường
Nhiệt độ (o C)
Hình 10.4. Biểu đồ nấu có nguyên liệu thay thế gạo của nhà máy bia Sài Gòn
5 1 2 3 4 6 8 9 7 Hình 10.5. Thùng lọc đáy bằng 119
Thùng lọc được sử dụng phổ biến ở Bắc Mỹ, thân hình trụ đứng và có đường kính lớn hơn chiều cao, thường được chế tạo bằng thép không rỉ hoặc mạ thép không rỉ. Bên cạnh đó các thùng lọc bằng đồng cổ điển. Phần trên của thiết bị thường là hình bán cầu hoặc chóp cụt. Đáy thiết bị có thể bằng hoặc có độ dốc nhỏ. Trên mặt đáy có hệ thống thu nhận nước trong, thông thường là các ống được lắp đồng tâm dẫn đến một hệ thống van, qua đó nước trong chảy vào một thùng chứa (gọi là grant). Thường có một hệ thống vòi phun gắn vào đáy thùng lọc để phun tráng đáy và nước lọc. Phía trên của đáy thật là đáy giả (false bottom) gồm các tấm kim loại không rỉ được đục lổ chính xác ghép lại. Khoảng cách giữa đáy thật và đáy giả khoảng 8 – 12 cm đổi với loại đáy bằng và 10 – 15 cm đối với loại đáy dốc.
Thùng lọc được trang bị hệ thống đảo bã. Hệ thống đảo bã gồm một trục lớn đặt chính tâm thùng ở dạng treo hoặc dạng đứng, bên trên hoặc dưới trục là động cơ và bộ điều tốc giúp cho nó có thể nâng lên, hạ xuống và quay với các tốc độ khác nhau. Từ trục quay xuất phát các cánh gạt (khoảng 2 - 3 cánh) vững chắc vươn ra gần đến thành thùng trên các cánh gạt gắn các dao theo phương thẳng đứng dài gần đến đáy giả. Các cánh gạt và dao này được chế tạo bằng kim loại không rỉ hoặc đồng.
Thiết bị cũng được lắp đặt hệ thống phun nước rửa bã. Hệ gồm các ống đồng tâm lắp ngay dưới nắp thiết bị và thông vào đường dẫn nước nóng rửa bã. Các ống được khoan lỗ hoặc lắp các ống phun hướng xuống khối lọc.
3.2.2. Vận hành thùng lọc
Chuẩn bị: Trước khi bơm khối dịch nấu vào, thùng được làm sạch, tráng rửa
cẩn thận và làm nóng lên nhiệt độ bằng hoặc cao hơn nhiệt độ khối nấu. Làm nóng thùng bằng cách phun nước nóng hoặc cho nước nóng đi vào đường đáy. Trong mẻ nấu đầu, nên khử trùng thùng lọc bằng nước sôi. Trước khi bơm mẻ nấu nên bơm lớp nước đệm vào thùng cao hơn mực đáy giả (có thể bằng cách phun nước sôi), nhằm tránh dịch nấu tác động trực tiếp lên đáy giả khi bơm. Lớp nước đệm phải có chất lượng tương đương nước nấu.
Bơm dịch: Hiện nay khối nấu được bơm vào nồi theo cách giảm tối thiểu sự xâm nhập của ôxy.
Hồi lưu: Dịch lọc ban đầu được hồi lưu nhằm hỗ trợ việc thiết lập lớp lọc và đạt độ trong cần thiết trước khi đưa vào nồi đun hoa. Kỹ thuật hồi lưu có thể khác nhau. Trong một số nhà máy, khối nấu được bơm hoàn toàn, đến mức ấn định và để yên 15 đến 30 phút sau đó mới hồi lưu. Trong hệ khác thì việc hồi lưu tiến hành hầu như ngay khi dịch được bơm vào thùng lọc. Dịch hồi lưu đạt độ trong cho vào công đoạn đun hoa khi khối dịch thủy phân đã được bơm hoàn tất vào nồi. Đa số cách thực hiện là trung gian giữa hai cách trên.
Phân tán bã: Trong quá trình hồi lưu, máy đảo bã có thể được vận hành để phân cấp hạt rắn theo cỡ, giúp hình thành khối bã lọc. Nếu malt được ươm mầm tốt, xay và thủy phân hợp lý thì tỷ lệ kích cỡ hạt như trong bột xay vẫn còn được duy trì trong bã malt. Trong quá trình thiết lập lớp bã lọc, các hạt phân tán có xu hướng phân lớp bã theo khối lượng và kích thước và điều này phù hợp với mong muốn về công nghệ.
Lớp lọc được thiết lập một cách hợp lý gồm một lớp mỏng bột nhão ngay trên đáy giả, tiếp đến là các hạt nội nhũ kích thước lớn dần và cuối cùng là lớp vỏ trấu.
Lọc: Sau khi lớp vật liệu lọc được thiết lập và hồi lưu hoàn tất sẽ bắt đầu thu nhận dịch trong (wort). Dịch trong được thu vào thùng dự trữ trung gian hoặc dẫn trực
tiếp vào nồi đun hoa. Một số nhà máy trong suốt thời gian thu nhận nước cốt không cần sử dụng dao đảo bã. Lưu lượng nước lọc được điều chỉnh để duy trì cân bằng thủy lực trong hệ thống. Để hỗ trợ cho hoạt động này, thùng lọc được lắp bổ sung ống syphon để dòng chảy sang thùng chứa nước lọc không bị sốc. Máy đo áp suất trực tiếp hoặc từ xa cho phép biết được áp suất bên trên và dưới lớp bã lọc nhằm hỗ trợ cho người vận hành quyết định tốc độ lọc hợp lý.
Trong quá trình lọc, máy đảo bã quay với tốc độ chậm và hạ thấp dần để duy trì tính thấm cho khối bã. Tuy nhiên dao đảo bã phải không được chạm đến đáy giả hoặc tác động đến lớp nhão ngay trên đáy này. Phần ngang của dao sẽ cắt khối bã theo phương ngang nhằm hạn chế sự nén bã và giúp cho nước lọc thấm theo phương ngang, phân bố đều trong khối bã.
Trong quá trình lọc, nếu bã bắt đầu có hiện tượng nén hoặc cân bằng thủy lực bị phá vỡ do tốc độ tháo nước lọc quá nhanh, thì đóng đường tháo dịch ra trong vài phút để phục hồi trạng thái lọc. Việc này giúp củng cố cân bằng áp suất bên trên và bên dưới lớp đáy giả và tạo một lực nâng nhẹ lên lớp bã nhằm củng cố hệ mao quản và tính thấm của khối lọc. Nếu bã bị nén chặt thì phải đóng các đường tháo nước lọc và nén nước ngược vào đường đáy để nâng khối bã. Sau mỗi lần đẩy nước như vậy phải hồi lưu trở lại.
Rửa bã: Ngay khi nước lọc cốt chảy gần hết, quá trình rửa bã bắt đầu trước khi
nước cốt ngang đến bề mặt bã. Trong suốt quá trình rửa bã, cho đến khi kết thúc, không để cho bề mặt bã bị khô. Rửa bã có một số mục đích, nước rửa pha loãng dịch cốt làm giảm độ nhớt của nó, do đó đẩy nhanh tốc độ lọc, khi nồng độ chất khô trong bã giảm sẽ xảy ra quá trình trích ly chất hoà tan trong khối bã. Mực nước rửa được giữ cao trên bề mặt bã khoảng 7 – 10 cm trong suốt quá trình cho đến khi kết thúc. Điều này đảm bảo duy trì tốc độ chảy ổn định và không nén khối bã lọc. Lượng nước lọc được tính để phối hợp với nước cốt cho ra thể tích định trước trong nồi đun hoa và với hàm lượng chất khô thích hợp.
Nước rửa bã được thu nhận với thể tích sao cho dịch trong nồi đun hoa đạt đến mức định trước. Trong một số nhà máy, để tăng hệ số thu hồi chất khô trong bã, nước rửa bã cuối được chuyển sang làm nước hoà bột nguyên liệu hoặc làm nước đệm trước khi lọc mẻ mới. Việc tận dụng này phải được cân nhắc giữa ích lợi kinh tế và khả năng ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm của các chất trong nước rửa cuối.
Tháo bã: Sau khi kết thúc rửa bã, bã được thải bỏ khỏi thùng lọc. Máy đảo bã được vận hành và các dao đảo bã chuyển sang chế độ gạt để gạt bã đến cửa tháo bã và loại ra ngoài. Trong các nồi kiểu mới mỗi dao được trang bị đế nilon để có thể gạt vào đáy giả. Để làm sạch lượng bã mịn còn lại trên đáy, dùng hệ thống vòi phun nước cao áp.
3.3. Lọc bằng máy lọc ép khung bản
Mặc dù thùng lọc được sử dụng rộng rãi để tách bã malt, nhưng các nhà máy năng suất lớn vẫn chuộng sử dụng máy lọc khung bản. Việc dùng loại máy này được phát triển từ khoảng những năm đầu thế kỷ 19 ở Châu Âu. Máy lọc hiện đại có nhiều ưu điểm như tiết kiệm không gian, hiệu suất thu hồi cao và thời gian lọc ngắn.
Mỗi máy lọc gồm nhiều khung và bản được lắp trên các rây gắn trên khung kim loại vững chắc. Để chuẩn bị lọc, các bản được bọc lưới lọc và lắp xen kẽ với khung trên giá, được khép chặt nhờ cơ cấu thủy lực. Bắt đầu quá trình, máy được tráng và làm nóng bằng nước nóng. Dịch thủy phân được bơm vào đường dẫn đỉnh, từ đó phân
phối vào đầy các khung. Thể tích của khối nấu phải được đảm bảo để làm đầy các khung. Nếu quá đầy sẽ làm cho khối bã bị nén chặt dẫn đến trở ngại lọc. Nếu ít sẽ tạo các khoảng trống cho phép nước rửa bã đi tắt không qua bã lọc. Thể tích máy lọc có thể được thay đổi để phù hợp với thể tích khối thủy phân bằng thay đổi số lượng khung bản sử dụng. Khi khối thủy phân bơm được vào các khung thì phải mở đường thoát khí và hơi. Ngay khi máy đầy, đường xả khí được đóng kín và một thể tích nhỏ dịch thủy phân vẫn tiếp tục được bơm vào máy với lưu lượng nhỏ nhằm tránh làm tăng áp suất quá cao. Khi tất cả dịch được bơm vào máy thì mở hệ thống valve thu hồi nước lọc. Nước lọc cốt sẽ đi ngang qua lớp bã lọc phụ và lưới lọc, chảy theo các rãnh dọc theo các đĩa, qua các valve để ra đường dẫn dịch.
Nước lọc được hồi lưu qua lớp lọc cho đến khi đạt độ trong yêu cầu, khi dòng chảy bắt đầu, các hạt phân tán trong dịch thủy phân bên trong các khung bắt đầu được phân cấp theo phương ngang tương tự như đã diễn ra đối với trên thùng lọc. Tuy nhiên điểm khác là quá trình ở đây diễn ra theo hai chiều (chiều trái và chiều phải) từ trung tâm khung do đó đường đi ngắn hơn so với trường hợp thùng lọc. Cho dù đối với lọc khung bản cho phép bột nghiền mịn hơn so với thùng lọc nhưng cũng phải chú ý để tỷ lệ bột mịn không quá cao, nếu không lớp bột mịn sẽ lấp các mao quản lọc, làm tăng nhanh trở lực lọc và hiệu suất lọc chung.
Quá trình rửa bã tiến hành khi nước lọc đầu đã được thu hồi gần hết nhưng trước khi khối bã lọc bị khô. Nước lọc đi xuyên qua lớp bã từ mặt này sang mặt khác. Tốc độ rửa bã và áp suất rửa được thiết lâp từ thực tế quá trình, căn cứ trên đặc tính của máy, tình trạng vải lọc.
Sau khi rửa bã hòa tất, nước rửa được tháo khô. Các khung bản được tháo rời để bã malt rơi vào thiết bị thu nhận bã. Việc phân bố các hạt nguyên liệu và mật độ khối bã một cách hợp lý sẽ đảm bảo quá trình nhanh và triệt để. Các máy hiện đại được trang bị hệ thống lắp và tháo máy cơ giới nhằm hạn chế lao động thủ công và rút ngắn chu kỳ lọc
Sau khi tháo bã, máy được lắp trở lại, siết chặt đến mức định trước (thường được hiện qua áp suất thủy lực gắn trên hệ thống siết máy) nhằm đảm bảo độ khít giữa các đệm của các khung để chuẩn bị tiếp nhận mẻ lọc mới.
Hình 10.6. Máy lọc ép khung-bản