4.3.1 Qui trình vệ sinh
4.3.2 Thuyết minh qui trình 4.3.2.1 Chuẩn bị
Gồm hoá chất NaOH, Mix 100, nước, hơi
4.3.2.2 Kiểm tra
+ Xác định lại nồng độ NaOH trong thùng CIP
+ Sau khi xác định lại nồng độ NaOH, ta tính toán lượng NaOH cần thêm vào thùng CIP 3m3 để có được nồng độ dịch CIP 2%. Đồng thời ta cũng tính toán lượng Mix 100 bổ sung vào, chiếm tỉ lệ 0,1% trong 3m3 dung dịch CIP. Theo thực tế tại nhà máy thì việc cho hoá chất vào thùng CIP là không thuận lợi. Do vậy bơm tất cả dung dịch trong thùng CIP qua nồi gạo, cho chạy cánh khuấy sau đó tiến hành đỏ hoá chất và nâng nhiệt tại nồi gạo lên 850C. Sau đó mới bơm vào thùng CIP các thiết bị theo sơ đồ.
4.3.2.3 Qui trình CIP Chuẩn bị Kiểm tra Bộ ptrộn Nồi Gạo Nồi Malt Nồi lọc Nồi tgian Nồi Hoa Nồi Lắng
Khi CIP thiết bị nào thì cho bật các van có đường dịch CIP đi đến thiết bị đó. Tiếp đến cho chạy bơm dịch CIP, trong quá trình CIP ta cần chú ý đèn báo hiệu mức trên và mức dưới của thùng CIP để bơm hồi lưu và canh chừng khoảng 2 phút cho bật bơm hồi lưu 1 lần, và 2 phút cho tắt bơm. Quá trình này cứ lặp đi lặp lại cho đến khi kết thúc quá trình CIP ở thiết bị đó thì dừng và chuyển sang thiết bị khác.
Quá trình CIP các thiết bị đạt yêu cầu khi thiết bị không còn dơ bẩn do nguyên liệu sót lại, dung dịch CIP không đổi màu nhiều so với trước khi CIP. Nếu chưa đạt yêu cầu thì CIP lại cho đến khi nào sạch thì thôi. Trong quá trình CIP, khi đã CIP xong một thiết bị thì không nhất thiết phải bơm hết dịch CIP trong thiết bị đó về lại thùng CIP mà ta có thể bơm sang thiết bị kế tiếp để tiếp tục quá trình CIP. Sau khi CIP toàn bộ thiết bị theo đúng thời gian qui định thì cho chạy lại bằng nước cho tất cả các thiết bị đã CIP đến khi bào không còn xút trong thiết bị thì thôi, bằng cách kiểm tra nước rửa với chỉ thị phenolphtalein đến không màu. Sau khi CIP xong thiết bị, trong quá trình rửa ta phải dùng nước đuổi sạch các đường CIP đi và CIP về.
+ Với đường CIP đi thì bơm nước lạnh từ thùng nước lạnh đi để vệ sinh. Tất cả đổ vào thùng whirpool rồi cho ra ngoài.
+ Với đường CIP về cho chạy nước nóng để vệ sinh.
Riêng với nồi hoa, khi CIP thì nhiệt độ của dịch CIP phải đạt 900C vì ở nhiệt độ này thì mới có thể làm sạch lớp bẩn do cặn hoa bám trên thành thiết bị.
Chương 5: PHÂN XƯỞNG LÊN MEN, LỌC 5.1 Sơ đồ lên men, lọc.
Lọc túi
Tank chứa bia trong
Bột trợ lọc và hoá chất CO2 lỏng Ko đạt Thải khí Thu hồi CO2 Kiểm tra Đạt Hạ lạnh Lọc thô Cấp Oxi Cấp Nấm Men
Nước bão hoàCO2 CO2
Phối trộn nước
Tank nhân men Nuôi PTN
Nước 20C
Bài khí CO2 khí
Lên men phụ và Rhu Nha nóng từ nhà nấu
Làm lạnh nhanh
Nước nha lạnh Nước 2oC
Lên men chính Tank lên men
Rút men Sữa men Tank thu hồi men Hoạt hóa Men giống Chất dinh dưỡng
5.2 Thuyết minh sơ đồ qui trình công nghệ lên men và lọc.
Dịch nha từ nhà nấu sau khi đã houblon hoá, lắng trong được bơm qua phân xưởng lên men và lọc vào máy hạ lạnh nhanh. Tại đây dịch nha được làm lạnh nhanh từ 90-950C xuống 8,50C nhờ tác nhân lạnh là nước lạnh ở 20C cấptừ phân xưởng cơ điện. Dịch nha trên đường đến tank lên men được sục không khí, hàm lượng O2 được cấp khoảng 8-10 mg/l, quá trình này là điều kiện cần thiết cho sự sinh trưởng và phát triển của nấm men, tạo sinh khối để đủ số lượng tế bào yêu cầu trong giai đoạn đầu của thời kỳ lên men chính. Nấm men giống được hoạt hóa và nuôi trong phòng thí nghiệm. Trong khi nuôi người ta dùng môi trường là dịch nha vô trùng sau khi lọc, có bổ sung thêm muối khoáng, chất kích thích sinh trưởng như biotin, các vitamin khác… Nấm men được nuôi đến khi đạt số lượng yêu cầu sẽ được chuyển đến tank nhân men trong phân xưởng lọc. Trong quá trình nuôi, cấp không khí vô trùng liên tục để tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình sinh trưởng và phát triển của nấm men. Sau đó mấn men được cấp vào tank lên men ngay sau khi đưa dịch nha lạnh mẻ đầu tiên vào. Thông thường lượng dịch nha thu được ở 4 mẻ nấu thì đầy 1tank lên men (có tính hệ số chứa đầy). Dịch nha đi vào tank từ dưới lên nhằm tránh sự tạo bọt và đuổi các khí lạ trong tank.
Chủng nấm men được sử dụng là chủng nấm men chìm Saccharomyces Carberginicis, sau khi lên men kết thúc chủng nấm men này kết lắng xuống đáy, rút men ta thu được sữa men. Sữa men này được thu hồi trong các tank thu hồi, sau khi rửa, hoạt hóa có thể được sử dụng để lên men dịch đường trong tank tiếp theo. Thông thường lượng sữa men thu được ở 1 tank có thể được sử dụng để lên men dịch đường trong 3 tank sau đó, số lần tái sử dụng men là 5 lần.
Số lượng men phối được định lượng bằng cân và được tính cho toàn bộ dịch nha, số lượng nấm men cấp cho mỗi mẻ được tình theo công thức:
) 100 ( 35 , 0 104 C Đ V M − × × × = .
Trong đó: M : khối lượng nấm men cần cấp/1tank V: thể tích dịch nha và tank
Đ: Độ đậm đặc của dịch nấm men C: Tỷ lệ nấm men chết.
Quá trình lên men.
Ở đây sử dụng phương pháp lên men dịch đường ở nồng độ cao, quá trình lên men chính và lên men phụ cùng được thực hiên trong 1 tank lên men.
Nhiệt độ cài trong tank lên men là 140C. Giai đoạn đầu của quá trình lên men chính, nấm men, sinh trưởng và phát triển sinh khối, và sau đó thực hiện quá trình lên men chuyển hóa cơ chât. Khi lên men một lượng cơ chất của dịch nha chủ yếu là các đường lên men được như glucose, maltose bị nấm men hấp thụ để tạo thành rượu etylic, khí CO2 và các sản phẩm phụ khác. Quá trình lên men trong giai đoạn này diễn ra mạnh nhất và CO2 sinh ra mạnh nhất. Giữ áp suất trong tank lên men khoảng 0,25 - 0,3bar, nếu áp suất tăng lên thì đo độ tinh khiết của CO2 đến khi đạt 99,6% thì nối đường ống và mở van tiến hành thu hồi CO2, nếu chưa đạt thì tiếp tục thải ra ngoài như khi bắt đầu lên men. CO2 sạch sau khi thu hồi được hóa lỏng, khi cần cấp cho bộ phân sản xuất thì tiến hành hóa hơi. Thời gian kiểm tra độ tinh khiết CO2 khoảng 24 giờ sau khi làm đầy tank. Trong quá trình lên men, các cặn bã hoa houblon còn sót lại trong dịch nha sẽ có xu hướng lắng xuống đáy tank. Vì vậy sau thời gian 6 giờ kể từ khi dịch đầy tank lên men thì tiến hành xã cặn đáy.
Giữ nhiệt độ lên men là 140C trong khoảng 4 ngày kể từ khi làm đầy tank đến khi kiểm tra thấy nồng độ đường của dịch lên men đạt 4,2÷4,80P thì tiến hành nâng nhiệt độ lên men lên 150C để kích thích quá trình lên men mạnh hơn. Sau đó giữ tank ở nhiệt độ này trong 48 giờ và kiểm tra nồng độ dich lên men. Nếu độ chênh lệch giữa đường lên men được (AE) với đường giới hạn (FE) không vượt quá khoảng 0,3 ÷0,5 thì bắt đầu tính thời gian Rhu. Thời gian Rhu dài hay ngắn tuỳ thuộc vào hàm lượng điacetyl trong dịch lên men. Đây là một chỉ tiêu quan trọng khi đánh giá chất lượng của bia. Khi hàm lượng điacetyl đạt khoảng 0,12 ppm thì kết thúc quá trình Rhu. Thông thường thời gian Rhu là từ 24h- 48h, sau khi Rhu tiến hành rút men thu sữa men. Sau đó tiến hành hạ lạnh dịch từ từ xuống -1oC,quá trình
này thực chất là nhằm kết lắng nấm men để tách khỏi bia non, đồng thời quá trình này cũng nhằm tận thu thêm CO2 và ổn định các thành phần và tính chất cảm quan của sản phẩm.
Bia non sau khi hạ lạnh đạt - 10C thì nồng độ dịch đường cuối đạt 3,50P, nồng độ này vẫn còn rất cao so với yêu cầu của nồng độ đường cuối trong bia là 1,8- 2,40P nên sau khi hạ lạnh ta tiến hành phối trộn bia non với nước bão hòa CO2 để giảm nồng độ đường cuối xuống 2,20P. Nước đem đi phối trộn có nhiệt độ 20C, trước tiên, nước này được đề oxi trong thiết bị bài khí sau đó được sục CO2 vào. Nước đề oxi sau khi đã bão hòa CO2 có hàm lượng oxi không quá 0,1ppm, và hàm lượng CO2 khoảng 3,5-4,5 g/l, nhiệt độ là 1-20C.
Quá trình lọc.
Bia non sau khi được phối trộn được bơm vào thiết bị lọc thô dạng đĩa để tách cặn, tế bào nấm men còn sót. Quá trình lọc xảy ra nhờ sự chênh lệch áp suất thủy tĩnh giữa lớp bia trên và dưới bề mặt lọc, và lực ly tâm do tác dụng quay của hệ thống đĩa lọc. Để tăng khả năng lọc người ta dùng bột trợ lọc hyflo có kích thước lớn ở dưới và lớp STD có kích thướng nhỏ hơn ở trên để tạo lớp lọc trên bề mặt đĩa lọc. Bia ra khỏi thiết bị lọc đĩa còn đục nên được đưa qua thiết bị lọc túi để tách một phần cặn mịn, nấm men, bào tử còn sót để đạt độ trong cần thiết cho bia. Thời gian tuần hoàn cần thiết là > 5 phút. Trong quá trình đưa bia vào máy lọc thô ta có bổ sung một số chất phụ gia nhằm hiệu chỉnh các thông số kỹ thuật. Bổ sung metanbisunfit nhằm làm tăng độ bền sinh học cho bia kéo dài thời gian bảo quản chống oxy hoá, bổ sung K2CO3 nhằm tạo pH đệm cho bia (4,05-4,35), bổ sung manucol ester B nhằm tạo và giữ bọt, bổ sung Collupuline có tác dụng đông tụ protein, chất này cùng với cặn protein được loại bỏ khỏi bia trong quá trình lọc. Sau khi bia đạt được độ trong yêu cầu, bia trong được bơm vào 3 tank chứa bia trong để tàng trữ, thời gian tàng trữ ít nhất là 48 tiếng.
5.3 Các thiết bị chính trong lên men, lọc
5.3.1 Thiết bị trao đổi dạng tấm 5.3.1.1. Cấu tạo
5.3.1.2. Nguyên tắc hoạt động
Máy làm lạnh nhanh dạng tấm bản có cấu tạo là những tấm bản gấp sóng, chế tạo từ thép không gỉ. Các tấm bản có hình chữ nhật, có 4 tai ở 4 góc trên mỗi tai đục thung 1 lỗ tròn. Với cấu tạo như vậy nên khi lắp chúng lên khung máy thì sẽ tạo 4 mương dẫn: Dịch đường vào máy, dịch đường ra khỏi máy, tác nhân lạnh vào máy, tác nhân lạnh ra khỏi máy. Dịch nha có nhiệt độ 90- 95oC được bơm vào 1 mương dẫn ở phía dưới, còn tác nhân lạnh là nước 2oC được bơm vào 1 mương dẫn ở phía trên. Dịch nha nóng và nước lạnh đi ngược chiều thực hiện quá trình trao đổi nhiệt qua bề mặt truyền nhiệt, nhờ đó mà nhiệt độ của dịch nha nóng hạ xuống đến nhiệt độ lên men 8,5oC và được đưa ra ngoài theo mương dẫn ở phía trên, còn nước lạnh sau khi trao đổi nhiệt với nha nóng thành nước nóng ra khỏi máy theo mương dẫn ở phía dưới
5.3.2. Thiết bị lên men 5.3.2.1. Cấu tạo Nha lạnh Nha nóng vào Nước nóng ra Nước lạnh Nha lạnh Nước lạnh Nha nóng Nước nóng
•Các thông số của tank lên men Tank lên men gồm 12 tank P. Làm việc = 0,25-0,3bar Thể tích (V) = 70m3 Khối lượng G = 879,2 kg
Kích thước d = 3.350 x h = 15000, mm
5.3.2.2. Nguyên tắc hoạt động
Dịch nha sau khi được sục O2 được đua vào tank từ dưới lên qua đường ống (1). Khi cho mẻ dịch nha đầu tiên vào thì phối nấm men. Nấm men được phối trộn với tỷ lệ được tính toán trước. Sau đó dịch nha tiếp tục được đưa vào cho đến khi đầy tank, thông thường 4 mẻ nấu thì dịch chiếm khoảng 85% dung tích tank khoảng 60m3. 6 5 4 3 2 1 7 9 8 10
1. Đường ống nha vào, bia ra, hồi CIP 2,3. Đường ống glycol cấp
4. Đường ống CIP, thu hồi
CO2, cấp CO2
5.Lớp bảo ôn 6. Van an toàn 7. Van chân không
8. Quả cầu CIP
9. Đường ống glycol ra
Tank lên men có cấu tạo thân trụ, hai vỏ, có lớp bảo ôn cách nhiệt, trong vùng không gian giữa hai vỏ có áo lạnh gồm hai khoang, khoang trên và khoang dưới. Tác nhân lạnh là glycol có nhiệt độ -100C được đưa vào hai khoang qua hệ thống đường ống (2),(3). Glycol lạnh đi trong áo lạnh duy trì nhiệt độ lên men cho tank, sau khi trao đổi nhiệt glycol ra qua đường ống (9). Lúc đầu nhiệt độ được cài trong tank là 140C. CO2 sinh ra trong quá trình lên men được kiểm tra và thu hồi qua hệ thống đường ống (4), trong quá trình lên men duy trì áp suất trong tank là 0,25- 0,3bar. Áp suất là áp suất thích hợp nhất cho quá trình thu hồi CO2 mà lại không ảnh hưởng đến quá trình sinh trưởng và phát triển của nấm men trong giai đoạn đầu của thời kỳ lên men chính. Sau khi Rhu, tiến hành tháo men qua cửa (1), và nếu hàm lượng diacetyl đạt yêu cầu cài nhiệt độ trong tank là -10C để nhiệt độ của bia non giảm dần. Sau khi hạ lạnh, bia non được lấy ra ngoài cũng qua đường ống (1) và tiến hành làm vệ sinh tank bằng hệ thông CIP (8), (4), chuẩn bị cho mẻ nấu tiếp theo.
5.3.3. Thiết bị lọc đĩa
5.3.3.1. Cấu tạo (hình dưới)
5.3.3.2. Nguyên tắc hoạt động a. Phủ bột máy lọc:
+ Sử dụng hyflo để phủ đĩa lọc ở lớp dưới. + Thời gian phủ 30 phút
+ Chạy hồi lưu ở máy lọc thô để cho đĩa lọc tạo thành 1 lớp bề mặt (lớp huyền
phù) phủ trên các lưới lọc 9. Bơm xả bột 10. Van an toàn
b. Quá trình lọc bia:
+ Bia non sau khi được phối trộn với nước bão hòa CO2 được đưa vào máy lọc qua của (1), do các đĩa lọc được gắn trên hệ thống trục quay nên cặn bia vào được phân phối đều trên bề mặt đĩa. Cấu tạo của đĩa lọc gồm có bề mặt lưới (8) được phủ sẵn một lớp bột trợ lọc hyflo có kích thước lớn. Khi bơm bia vào lọc người ta bổ sung thêm bột trợ lọc STD có kích thước hạt nhỏ hơn và các chất phụ gia khác. Cặn bia, xác men, và bột STD được phân phối đều trên bề mặt lưới lọc làm thành một lớp trợ lọc tốt. Bia được lọc trong nhờ vào sự chênh lệch áp suất thủy tĩnh của dịch ở lớp trên và lớp dưới bề mặt loc, sau đó bia trong được thu hồi qua đường ống góp ở giữa (5) và mang qua máy lọc túi. Các chất phụ gia được bổ sung vào bia trong quá trình lọc là: metanbisunfit, K2CO 3, manucol ester B, collupuline, nhằm ổn định tính chất cảm quan và tăng khả năng bảo quản của bia. Thể tích tối đa cho mỗi mẻ lọc là 600 Hl
Khi lọc xong ta tiến hành vệ sinh máy lọc, dùng bơm số 9 để bơm bột lọc ra ngoài đĩa và xả theo đường số (4) hay cửa số (6)
7 6 8 5 9 4 3 2 1 10
1. Đường ống bia vào 2. Đường ống thông áp 3. Đường ống CIP 4. Đường ống xả đáy 5. Đường ống bia ra 6. Cửa xả 7. Trục máy lọc 8. Lưới lọc 9. Bơm xả bột 10.Van an toàn
5.4. Các quy trình CIP
Có hai loại CIP là CIP nóng và CIP lạnh. CIP nóng được dùng để vệ sinh các đường ống, máy lạnh, thùng lọc…còn CIP lạnh dùng cho các tank có hệ thống lạnh, lớp bảo ôn, tank lên men…
CIP lạnh: Gồm các dung dịch:
- NaOH lạnh : 1,5-2%, purexol 0,5% - ATR acid : 1,5-2%