3.2.9.1. Mục đích công nghệ
Chiết nhằm định lượngchính xác bia thành phẩm trong các bao bì và tạo thuận lợi cho các quá trình công nghệ tiếp theo trong hoàn thiện sản phẩm sản xuất, bảo quản và sử dụng trong tiêu dùng (sản phẩm hàng hóa).
3.2.9.2. Cơ sở lý thuyết và phương pháp thực hiện
Chiết bia có thể theo phương pháp định lượng khối lượng hay định lượng thể tích, nhưng phổ biến là định lượng thể tích. Do thành phần, tính chất của bia dễ bị biến đổi bởi tác động của các yếu tố môi trường hay công nghệ (như không khí, nhiệt độ, áp suất, ánh sáng, các lực cơ học…) vì vậy yêu cầu quan trọng của quá trình chiết là định lượng chính xác và bảo vệ hữu hiệu thành phần, tính chất, chất lượng của bia.
Để đạt mục đích, yêu cầu của công nghệ, chiết bia theo nguyên lý định lượng thể tích phải được thực hiện trong trạng thái ổn định ở nhiệt độ (đẳng nhiệt) thấp (1
4oC), ổn định ở áp suất (đẳng áp) cao tương ứng ( 1,2 1,5 kg/cm2) để không làm giảm nồng độ CO2, biến đổi chất lượng bia và ngăn ngừa được ảnh hưởng của các yếu
33
tố có hại (không khí, ánh sáng, va đập cơ học…). Đó là phương pháp chiết định lượng thể tích đẳng áp (chiết đẳng áp), hay còn gọi là chiết “đối áp”, chiết “tạo áp suất ngược chiều”.
Sơ đồ nguyên lý: hình 3.21
Hình 3.21. Sơ đồ nguyên lý chiết bia
1. Thùng chứa bia, 6. Kính quan sát 11. Van xả áp ở bao bì 2. Van cấp bia vào thùng chứa, 7. Van chiết bia vào bao bì, 12. Đường ống bổ sung CO2, 3. Bao bì chứa bia thành phẩm 8. Van tạo thế đẳng áp CO2 13. Đường hồi lưu CO2
4. Ngăn điều hòa áp lực CO2, 9. Van điều chỉnh mức chiết, 14. Van chỉnh áp suất giữa (1) và (4), 5. Bộ phận phân ly khí-lỏng, 10. Van hút chân không, 15. Phao định mức thùng chứa
Mô tả quá trình chiết bia theo phương pháp đẳng áp:
Một chu kỳ chiết gồm các giai đoạn cơ bản:
Loại trừ không khí trong bao bì và tạo thế đẳng áp: mở (10), khoảng 90% không khí trong (3) được bơm hút chân không hút ra ngoài (nên còn gọi là xúc, tráng bao bì bằng CO2). Đóng (10), mở (8) để liên thông (3), (4), (14), (1) cho CO2 trên bề mặt bia trong (1) vào (3), tạo ra sự cân bằng áp suất (đẳng áp) của CO2 giữa (1) và (3). Nếu thực hiện 2 lần hút chân không, không khí trong (3) hầu như bị loại hoàn toàn, cách làm như sau: mở (10) để hút không khí trong (3), đóng (10) đồng thời mở (8) liên thông với (4) và (12) cho CO2 bổ sung từ ngoài vào (3), đóng (8) và liên thông đồng thời mở (10) để hút chân không lần 2 cho (3), tạo thế đẳng áp như trên.
Cho bia vào bao bì: khi thế đẳng áp hình thành, mở (7) bia tự rơi từ (1) vào (3) do thế năng. Đồng thời với bia vào (3) là CO2 bị bia chiếm chỗ trong (3) theo (8) về (4), (14) vào lại (1) có sự chuyển động CO2 ngược về (1) này nên còn gọi là chiết đối
34
áp hay tạo áp suất ngược chiều. Nghĩa là bia vào (3) luôn ở thế đẳng áp giữa (3) và (1), quá trình kết thúc khi bia ngập ống (8), không cho CO2 ở trong (3) trở lại (1), đóng (7). Độ sâu của ống (8) chính là mức chiết bia vào (3).
Hiệu chỉnh mức chiết: dù (7) đóng ngay khi bia ngập ống (8), nhưng do quán tính, vẫn có một lượng bia nhất định rơi vào (3), lượng bia này dư theo định mức. Mở (9) liên thông với (12), do áp suất CO2 bổ sung lớn hơn áp suất CO2 bão hòa trong bia (thường 0,5 1 kg/cm2) nên CO2 bổ sung nén lên bề mặt bia trong (3) đẩy bia dư theo (8) về (4) vào (1) cho đến khi mức bia trong (3) vừa bằng độ sâu của ống (8) [CO2 trong (3) và (1) thông nhau, việc hiệu chỉnh hoàn thành. Đóng đồng thời (8) và (9).
Xả áp, kết thúc quá trình chiết: mở (11) để xả CO2 trong (3) cho cân bằng áp với môi trường, lấy bao bì ra khỏi van chiết (hạn chế tổn thất CO2 do chênh lệch áp giữa (3) và môi trường) và đưa đi dậy nắp ngay (bao bì rời van chiết đến khi đậy nắp
3s). Hoàn thành một chu kỳ chiết bia vào bao bì.
Trong quá trình chiết, do tác động thủy lực, nếu có CO2 thoát ra khỏi bia ở dạng bọt, bọt theo (6) vào (5) và phân ly riêng lỏng (bia), khí (CO2), CO2 theo (13) hồi lưu trở lại (1) còn bia giữ ở (5) và thu hồi theo định kỳ. Hiện tượng này có thể xảy ra khi chiết bia vào các bai bì lớn (tec, box…), còn với chai, lon thì ít xảy ra.
3.2.9.3. Thiết bị thực hiện quá trình
Máy chiết bia có nhiều loại, khác nhau về cấu tạo, nguyên tắc làm việc và vận hành, năng suất và mức độ cơ khí hóa hay tự động hóa… nhưng đều chung một nguyên lý chiết. Về cơ bản, cấu tạo máy chiết được trình bày trên hình 3.22.
35
1. Thùng chứa bia, 6. Rãnh chân không, 10. Chốt chân không, 14. Mô tơ của máy, 2. Cụm van chiết, 7. Bát đỡ chai, 11. Chốt xả áp, 15, 16. Van bổ sung CO2, 3. Chai, 4. Rãnh CO2, 8. Bộ phận đỡ chai, 12. Cửa nạp bia, 17. Mâm chiết
5. Bơm chân không 9. Toàn bộ tháp chiết 13. Khí nén
Các bộ phận công tác hoạt động trong từng giai đoạn của chu kỳ chiết do các cơ cấu (chốt, tay gạt) và cam điều khiển. Cơ cấu, cam điều khiển có thể khác nhau theo đời chế tạo hay mức độ tiến bộ và khả năng tự động hóa của máy.
Máy làm việc liên tục, tự động. Chai sạch được băng tải chuyển đến vít tải, lần lượt là sự nhận và chuyển giao liên tục từng chai một giữa vít tải, sao nhận chai (15) và mâm chiết (17). Bát đỡ chai (7) của mâm chiết nhận và nâng chai lên, đồng thời là việc hạ vòng định tâm và lắp cụm van chiết (2) vào miệng chai (3), tháp chiết (9) quay tròn, đưa chai qua từng khu vực, tại mỗi khu vực có các cơ cấu kiểu chốt, tay gạt hay cam điều khiển cụm van chiết thực hiện các giai đoạn chiết một cách tuần tự, tự động. Chai được chiết đúng định lượng như thể nó quay quanh tháp chiết. Ngay sau khi xả áp, bát đỡ chai (7) hạ xuống (do bát đỡ chai gắn đồng trục với hệ piston - xilanh, hoạt động nhờ khí nén), đồng thời vòng định tâm nâng lên và cụm van chiết rời khỏi miệng chai. Nhờ thanh dẫn, chai rời khỏi mâm chiết (17) vào sao ra chai (16), vừa đúng một vòng quay của tháp chiết và hoàn thành một chu kỳ chiết. Sao ra chai (16) giao chai cho băng tải, tiếp tục đưa chai vào máy đậy, dập nắp liên hợp. Thời gian cụm van chiết (2) rời khỏi miệng chai (3) đến khi đậy nắp trung bình 3 giây.
Mọi sự chênh lệch áp khác thường giữa thùng chứa bia (1) với đầu ra của miệng van chiết, đều làm ngừng hoạt động chiết của van đó, trong khi cả hệ thống máy chiết vẫn làm việc bình thường. Nghĩa là van nào không có chai, chai vỡ, miệng chai và van chiết hở… thì van đó không làm việc. Một điều kiện an toàn bất kỳ bị vi phạm, cả hệ thống máy tự động không hoạt động. Khi sự cố xảy ra, hệ thống giám sát báo động bằng đèn hay âm thanh, nếu không kịp thời xử lý, máy ngừng hoạt động.
Tốc độ chiết của máy được tự động điều tiết theo lưu lượng chai vào, ra khỏi máy và cả lưu lượng chai trên toàn bộ dây chuyền chiết nhờ các bộ phận kiểm soát bằng tế bào quang điện cùng hệ thống điều khiển tự động bằng khí nén-điện từ.
Máy chiết làm việc ổn định nhất khi nhiệt độ của bia 1 4oC, áp suất CO2 trong bia giao động trong khoảng 1,2 1,5 kg/cm2, áp suất CO2 bổ sung từ ngoài 2,5 3,0 kg/cm2 và nhiệt độ môi trường xung quanh máy chiết 8 10oC.
3.2.9.4. Yêu cầu kỹ thuật của quá trình
Lượng bia có trong các loại chai đúng quy định. Bảo đảm đúng phẩm chất loại bia.
Lượng không khí trên bề mặt bia trong chai không có (bia chất lượng cao), các loại bia khác, với chai dung tích 500ml, được đánh giá như sau: < 1ml rất tốt, 2 5 ml bình thường, 5 10 ml cho phép, trên 10ml rất xấu.
Nắp và kỹ thuật dập nắp phải đúng quy chuẩn, kín hoàn toàn.