3.2.8.1. Mục đích công nghệ
Tạo điều kiện thuận lợi để hòa tan, nâng cao nồng độ CO2 có trong bia ở dạng bão hòa, nhằm bù vào lượng CO2 thất thoát trong các quá trình công nghệ. Bão hòa CO2 cho bia là một quá trình công nghệ cần thiết (đặc biệt trước khi chiết), không chỉ bổ sung cho đủ số lượng CO2 cần thiết (còn thiếu và hao tổn trong công nghệ), mà còn trực tiếp ổn định thành phần, chất lượng của bia theo tiêu chuẩn và làm tăng giá trị cảm quan cho bia thành phẩm.
1.1.1.2. Cơ sở lý thuyết và phương pháp thực hiện
Sau lên men phụ, tàng trữ hàm lượng CO2 hòa tan trong bia đạt 0,33 0,44 (% theo trọng lượng), chủ yếu ở dạng liên kết phân tử (CO2), một phần nhỏ ở dạng liên kết hóa học (HCO3-) và liên kết este rất yếu với các rượu... Trong các quá trình công nghệ tiếp theo (lọc, chiết…), lượng CO2 hao hụt khá lớn (khoảng 0,1 0,3% tùy theo điều kiện thực tế của sản xuất), trong khi tiêu chuẩn chất lượng của bia thành phẩm về chỉ tiêu này phải 0,5 % trọng lượng.
Độ hòa tan của CO2 trong bia cũng tuân theo định luật Henry - Dalton, phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau, nhưng chủ yếu là nhiệt độ và áp suất, theo phương trình:
CI = khd.PI
CI : nồng độ của CO2 trong bia
PI : áp suất riêng phần của CO2 tạo ra trong bia
Khd : hằng số Henry, phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ và các yếu tố khác.
Nồng độ bão hòa của CO2 tăng khi nhiệt độ giảm hay áp suất riêng phần của CO2 trong bia tăng. Ngoài ra độ hòa tan của CO2 còn phụ thuộc vào bản chất hóa học và trạng thái hòa tan của các chất hòa tan có trong bia. Về cơ bản, độ hòa tan của CO2 trong bia tươi nhỏ hơn trong nước.
Trong sản xuất, dựa vào hai yếu tố chính là to, P để chọn các giá trị tương ứng thích hợp về to, P cho quá trình bão hòa. Giá trị thích hợp của các thông số trên trong một quá trình bão hòa cụ thể phụ thuộc vào thời điểm, thiết bị và kỹ thuật bão hòa. Thông thường các giá trị này dao động trong khoảng to = 0 6 oC, P = 3 4,5 kg/cm2. Thời điểm bão hòa có thể là sau khi kết thúc lên men chính (bia non), trong lên men phụ hay tàng trữ (bia tươi), nhưng phổ biến nhất là sau khi lọc trong và trước khi chiết bia.
Tiến hành bão hòa có thể thực hiện trên các thiết bị làm việc gián đoạn hay liên tục, nhưng phổ biến là thiết bị bão hòa CO2 (carbonator) làm việc liên tục.
32 3.2.8.2. Thiết bị thực hiện quá trình
Sơ đồ nguyên lý hệ thống bão hòa CO2 (hình 3.20)
Hình 3.20. Sơ đồ nguyên lý hệ thống bão hòa CO2
1. ống Venturi; 3. Van CIP bia bão hòa CO2;
2. Van điều chỉnh CO2 vào; 4. Cảm biến đo lượng CO2 trong bia; 5. Vùng bão hòa CO2.
Thiết bị làm việc liên tục, bia tươi (to = 1 2oC, tối đa 4oC) được bơm vào hệ thống nhờ áp suất CO2 dư tuần hoàn hay bằng bơm qua (1). CO2 được đẩy vào qua hệ thống xử lý. Bia sẽ được bão hòa CO2 tại ống venturi sau đó qua hệ thống kiểm tra. 3.2.8.3. Yêu cầu kỹ thuật của quá trình
Đảm bảo lượng CO2 có trong dịch bia > 5g/lít, không làm ảnh hưởng đến mùi, vị của sản phẩm