2. Công nghệ xử lý nước thải sản xuất
V.1. Phương pháp nghiên cứu
V.1.1. Đặt vấn đề
Trong quy trình sản xuất bia, có thể nói khâu nấu là quan trọng. Ở khâu này quá trình dịch hóa, đường hóa, hay lọc tốt thì sẽ giúp tiết kiệm được thời gian nấu, tăng hiệu suất trích ly, kéo theo đó giảm được sự tiêu hao về năng lượng, giúp chuyển sang quá trình lên men nhanh hơn. Do đó, việc nghiên cứu để làm sao tăng được hiệu suất thu hồi cao là rất cần thiết. Nếu hiệu suất thu hồi cao: một là làm tăng hàm lượng đường trong dịch lanh nhanh đảm bảo điều kiện cho quá trình lên men, hai là cải thiện được quá trình lọc do độ nhớt giảm. Trong phần nghiên cứu này em đi tìm hiểu xem ở tỷ lệ malt/gạo, tỷ lệ enzyme cho vào là bao nhiêu để hiệu suất thu hồi là cao nhất.
Tỷ lệ malt/gạo ảnh hưởng tới nồng độ chất khô có trong dịch lên men (malt có độ trích ly là 79%, gạo có độ trích ly là 89%), lượng chất khô này sau khi qua các công đoạn nấu cháo, đường hóa sẽ được trích ly ra ngoài, khi chuyển sang quá trình lên men thì lượng chất khô này sẽ được hấp thụ qua tế bào nấm men và là nguyên liệu chính mà nấm men sử dụng để sinh ra ethanol và CO2 trong quá trình lên men. Vì vậy, chúng ta cần tìm hiểu xem ở tỷ lệ malt/gạo bao nhiêu là phù hợp nhất, để có hiệu suất trích ly là cao nhất. Nếu nồng độ chất khô quá ít thì ảnh hưởng tới việc sử dụng cơ chất của nấm men, sản phẩm tạo thành ít, dẫn đến chất lượng bia giảm.
Tỷ lệ enzyme cho vào trong quá trình nấu, đường hóa sẽ ảnh hưởng rất lớn tới hiệu suất thu hồi dịch đường từ malt và gạo. Nếu tỷ lệ enzyme cho vào mà nhiều thì sẽ rút ngắn được thời gian dịch hóa trong nồi nấu, thời gian đường hóa trong quá trình đường hóa, vì vậy việc chuyển lắng sẽ nhanh hơn. Mặt khác, tăng hàm lượng enzyme làm tăng hiệu suất trích ly, làm giảm độ nhớt của dịch hèm. Như vậy, tạo điều kiện cho quá trình lọc được nhanh hơn. Trong đề tài này em thử nghiệm việc thay đổi tỷ lệ enzyme Termamyl cho quá trình nấu, tỷ lệ enzyme Cereflo cho quá trình đường hóa để xem ở tỷ lệ nào thì hiệu suất thu hồi là cao nhất.
V.1.2. Bố trí thí nghiệm
V.1.2.1. Bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ malt/gạo (M/G) ảnh hưởng tới hiệu suất thu hồi hiệu suất thu hồi
V.1.2.2. Bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ Enzyme ảnh hưởng tới hiệu suất thu hồi thu hồi
Nguyên liệu cho nấu. Malt và gạo
M/G = 69/31 M/G = 57/43 M/G = 54/46 M/G = 50/50 M/G = 40/60
Xác định oP, Vhèm lạnh Tính η%
V.1.3. Tiến hành thí nghiệm
Tiến hành cân nguyên liệu cho 1 mẻ nấu, mỗi mẻ nấu ta cho thay đổi tỷ lệ nguyên liệu.
Công thức nấu cho từng nồi như sau: * Nồi cháo: - Gạo: 320 kg - Malt lót: 50 kg - Termamyl: 200ml - CaSO4.2H2O: 350g * Nồi hèm: - Malt: 375 kg - Cereflo: 200ml - CaSO4.2H2O: 350g - CaCl2.2H2O: 350g - Hexamethylen tertramyl (C6H12N4): 180g * Nồi sôi hoa:
- CaCl2.2H2O: 350g - H3PO4: 500ml - Houblon: 4.5 kg
Nguyên liệu cho nấu. Malt và gạo TN1 Termamyl: 150ml Cereflo: 150 ml Xác định oP, Vhèm lạnh Tính η% Xác định tỷ lệ enzyme thích hợp TN2 Termamyl: 200ml Cereflo: 200 ml TN3 Termamyl: 250ml Cereflo: 250 ml TN4 Termamyl: 300ml Cereflo: 300 ml
Từ công thức nấu này ta tiến hành nấu như biểu độ nấu (Chương III).
Gạo đã được nghiền và malt lót được cho vào nồi cháo ở 50oC, sau đó đến quá trình gia nhiệt nồi cháo lên 90oC trong 35 phút và giữ ở 90oC trong 10 phút nhằm cho sự hoạt động của enzyme α - amylase để quá trình dịch hóa được diễn ra, làm cho loãng dung dịch trong nồi cháo tạo điều kiện cho việc đun sôi ở 100oC.
Sau đó nồi cháo được đổ vào nồi malt đang ở 45oC được nồi hèm, dung dịch trong nồi hèm có nhiệt độ là 67oC, quá trình chuyển này diễn ra trong 5 phút và tiến hành quá trình đường hóa trong 60 phút, rồi gia nhiệt lên 76oC và giữ ở nhiệt độ này trong 10 phút và sau đó chuyển toàn bộ dịch trong nồi hèm sang nồi lọc.
Tiến hành lọc để thu hèm đầu, ta tiến hành lọc 3 lần thu được 62hl. Lọc hèm đầu được nửa thì chuyển sang nồi sôi hoa.
Dịch trong nồi sôi hoa được đun sôi ở 100oC trong 80 phút, khi sôi này thì lượng dịch bị mất đi 10hl còn lại 52hl.
Sau đó cho vào lắng xoáy trong 15 phút, rồi nghỉ khoảng 20 phút cho nhiệt độ trong nồi lắng giảm xuống 90oC, và thực hiện quá trình lạnh nhanh trong 60 phút xuống 15oC, rồi dịch lạnh nhanh này được bơm sang các tank lên men để thực hiện quá trình lên men chính.
Trong quá trình lạnh nhanh ta đi lấy dịch lạnh nhanh vể để đo độ đường (oP), còn thể tích hèm lạnh nhanh được đọc dựa trên vạch chỉ ghi ở trên nồi.
Sau khi xác định được độ đường (oP) và thể tích của dịch lạnh nhanh (VHL), ta đi xác định hiệu suất thu hồi.
Hiệu suất thu hồi được tính theo công thức sau:
M G O HL
m
m
P
V
79
.
0
89
.
0
%
×
×
=
η
Trong đó:VHL: Thể tích hèm lạnh nhanh đo được.
oP : Độ đường đo được.
mG, mM : Lần lượt là khối lượng ban đầu của gạo và malt đem đi nấu. 0.89, 0.79: lần lượt là độ trích ly của gạo và malt.
V.1.3. Kết quả nghiên cứu và thảo luận.
V.1.3.1. Xác định tỷ lệ malt/gạo (M/G) ảnh hưởng tới hiệu suất thu hồi (η%). %).
Sau khi xác định hiệu suất thu hồi, kết quả được thể hiện theo hình 5.1:
Bảng 5.1: Kết quả sau khi xác định hiệu suất thu hồi.
STT Malt (kg) Gạo (kg) Tỷ lệ Co (oP) Vhèm lạnh η (%) 1 550 250 69/31 11.0 16600 92.6 2 425 320 57/43 9.82 28840 91.3 3 240 255 54/46 9.8 17200 90.9 4 227 226 50/50 9.75 17420 89.3 5 225 330 40/60 9.7 17210 88.5
Biểu đồ thể hiện sự thay đổi tỷ lệ Malt/Gạo
92.6 91.3 90.9 88.5 89.3 86 87 88 89 90 91 92 93 1 Tỷ lệ H iệ u su ất t hu h ồi 69/31 57/43 54/46 50/50 40/60
Hình 5.1: Biểu đồ thể hiện kết quả sự thay đổi tỷ lệ Malt/Gạo Nhận xét:
Dựa vào đồ thị ta thấy rằng ở tỷ lệ M/G = 69/31 có hiệu suất thu hồi là cao nhất, sau đó là tỷ lệ M/G = 57/43, còn các tỷ lệ sau có hiệu suất thu hồi là thấp dần. Như ở tỷ lệ M/G = 40/60 có hiệu suất thu hồi là thấp nhất và, tỷ lệ M/G = 54/46 và tỷ lệ M/G = 50/50 cũng vậy có hiệu suất thu hồi thấp hơn 90%, tuy lượng malt giảm, gạo thay thế nhiều có thể làm giảm giá thành sản phẩm đầu ra nhưng chất lượng bia sẽ không được tốt và nó còn ảnh hường tới quá trình lọc, làm cho việc lọc dịch ban đầu chậm lại, mặt khác có thể làm rách màng do lượng malt quá ít (vì khi cho malt vào thì có cả vỏ cuat malt, vỏ này có tách dụng tạo màng cho quá trình lọc, giúp quá trình lọc được tốt hơn). Do đó, chúng ta không chọn 3 tỷ lệ này. Còn ở 2 tỷ lệ đầu tiên thì có hiệu suất thu hồi cao hơn cả. Tuy ở tỷ lệ M/G = 69/31 cho chất
lượng bia ra sau này thơm ngon nhưng lượng malt sử dụng quá nhiều nên gia thành bia thành phẩm sẽ cao, giá thành như vậy thì rất khó mà cạnh tranh được với các hãng bia lớn khác như bia Hà Nội, bia Việt Hà…Như vậy, tỷ lệ 57/43 là phù hợp với điều kiện công ty hiện tại. Mặt khác, sản phẩm công ty sản xuất ra thường bán chủ yếu là ở trong nội tỉnh và một số tỉnh lân cận, mà tỉnh Bắc Giang là một tỉnh chủ yếu là miền núi, thu nhập của nhân dân chưa cao nên bia với giá thành thấp sẽ là phù hợp hơn với thu nhập của nhân dân hiện nay.
V.1.3.2. Xác định tỷ lệ Enzyme ảnh hưởng tới hiệu suất thu hồi (η%).
Sau khi xác định hiệu suất thu hồi, kết quả được thể hiện theo hình 5.2:
Bảng 5.2: Kết quả sau khi xác định hiệu suất thu hồi. STT Termamyl Cereflo Co (oP) Vhèm lạnh η (%)
1 150 150 9.4 5880 89.07
2 200 200 9.8 5700 90.02
3 250 250 9.9 5780 92.21
4 300 300 9.9 5780 92.21
Biểu đồ thể hiện sự thay đổi enzyme
89.07 90.02 92.21 92.21 87 88 89 90 91 92 93 1 150ml 200ml 250ml 300ml
Hình 5.2: Biểu đồ thể hiện kết quả sự thay đổi tỷ lệ enzyme Nhận xét:
Nhìn vào đồ thị ta nhận thấy hiệu suất thu hồi tăng dần nếu chúng ta tăng dần tỷ lệ enzyme Termamyl và Cereflo. Hiệu suất thu hồi tăng lên từ 89.07% lên 92.21% là khoảng hơn 2% là rất tốt. Điều này rất dễ hiểu vì nếu ta tăng lượng enzyme vào thì làm rút ngắn quá trình nấu cũng như quá trình đường hóa giảm, bình thường quá trình đường hóa trong khấu nấu diễn ra khoảng trong 1 giờ, nay tăng hàm lượng enzyme làm cho quá trình đường hóa giảm xuống khoảng từ 45 -50 phút. Mặt khác, nó còn làm tăng hiệu suất trích ly (bằng chứng là hiệu suất thu hồi tăng dần), làm giảm độ nhớt, quá trình lọc được nhanh chóng. Nhưng nếu ta tăng dần đến một giới hạn thì hiệu suất thu hồi sẽ không tăng nhiều như ở tỷ lệ enzyme là 250 ml và 300ml đều có hiệu suât thu hồi là 92.21%. Ta thấy nếu tăng lên 50ml enzyme hiệu suất thu hồi tăng lên khoảng 2% như từ 200ml lên 250ml là chấp nhận
được. Tăng lượng enzyme từ 250ml lên 300ml nhưng hiệu suất thu hòi không chênh lệch nhau, nên chọn lượng enzyme cho vào Termamyl 250ml và Cereflo 250ml. Còn ở tỷ lệ enzyme 150ml hiệu suât thu hồi là thấp sẽ ảnh hưởng tới chất lượng bia sau này.
Vì vậy, nếu ta tăng lượng enzyme Termamyl là 250ml, Cereflo là 250ml thì thích hợp để có được hiệu suất thu hồi cao.
•Kết luận chung:
Vậy chúng ta chọn ra được việc cấp nguyên liệu nấu sao cho hiệu suất thu hồi được cao nhất đã xác định được. Kết quả thích hợp được xác định trong quá trình thực tập và thí nghiệm tại công ty như sau:
- Tỷ lệ malt/gạo ban đầu cho vào: 57/43.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 1. Kết luận.
Sau một thời gian thực tập và tìm hiểu công nghệ tại công ty cổ phần HABADA Bắc Giang tôi rút ra những nhận xét sau:
- Đã tìm hiểu được công nghệ sản xuất bia tại công ty cổ phẩn HABADA Bắc Giang, từ nguồn nghuyên liệu đầu vào đến sản phẩm ra, cùng với công tác xử lý môi trường của nhà máy.
- Công ty tuy được xây dựng trên một diện tích chưa thật rộng, vẫn gần khu dân cư nhưng trong quá trình làm việc không bị ảnh hưởng nhiều của các tác nhân bên ngoài đến việc sản xuất và chất lượng sản phẩm.
- Nguồn nguyên liệu được chủ động, chất lượng nước được đảm bảo cho quá trình sinh hoạt và sản xuất.
- Máy móc được vệ sinh và bảo dưỡng định kỳ. Đội ngũ kỹ sư, công nhân viên lành nghề, nhiệt tình, có nhiều kinh nghiệm. Đây là một nhân tố quan trọng trong công ty góp phần làm nâng cao chất lượng của sản phẩm.
- Quá trình sản xuất luôn đảm bảo độ an toàn cao, cụ thể ở mỗi phân xưởng có
đặt các bình chữa cháy, những nội quy quy định những điều bắt buộc công, nhân
viên thực hiện nghiêm túc.
- Nhà máy đã đầu tư một hệ thống xử lý nước thải với vốn đầu tư gần 1 tỷ đồng, dựa trên bể hiếu khí AEROTEN, đảm bảo xử lý nước thải trước khi thải ra ngoài ao, sông.
2. Kiến nghị
- Công ty nên quan tâm và đầu tư nhiều hơn cho các phòng thí nghiệm để có được các máy mọc thiết bị hiện đại phục vụ cho việc kiểm tra chất lượng nguyên liệu đầu vào, các thông số, các chỉ tiêu cho bia, và cho việc cảm quan. Vì theo tình hình thực tế thì công ty chưa có một phòng thí nghiệm cảm quan theo đúng nghĩa.
- Công ty nên giảm lượng nguyên liệu thay thế mà cần tăng lượng malt để cho chất lượng bia được tốt hơn.
- Công ty cần phải có một địa điểm rộng rãi hơn, nằm cách xa khu dân cư, một mặt tránh được các ô nhiễm ảnh hưởng tới việc sản xuất, một mặt cũng tránh làm ảnh hưởng tới môi trường cảnh quan các khu dân cư xung quanh.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Công ty cổ phần HABADA, Trung tâm xử lý môi trường Bộ tư lệnh Hóa học, Bắc Giang. Báo cáo đánh giá tác động môi trường nhà máy bia HABADA (2006).
2. PGS. PTS. Hoàng Đình Hòa (2002), Công nghệ sản xuất malt & bia, NXB Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội.
3. PGS.TS. Lương Đức Phẩm (2004), Công nghệ vi sinh vật, NXB Nông Nghiệp Hà Nội.
4. PGS.TS. Lương Đức Phẩm, Nấm men công nghiệp, NXB Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội.
5. Nguyễn Văn Tặng (biên soạn), Giáo trình Công nghệ sản xuất các sản phẩm lên men, ĐH Nha Trang – 2007.
6. Cao Thị Thanh Tâm 42TP – 2 (2004), Đồ án tốt nghiệp, ĐH Nha Trang. 7. Kỹ sư Ngô Duy Tuấn, Công nghệ sản xuất bia HABADA (dịch theo bản
