CHƯƠNG 5 : LABORATORY
5.3 Các chỉ tiêu vi sinh
5.3.2 Môi trường nuôi cấy
Dựa trên cơ sở như cầu dinh dưỡng và khả năng đồng hố các chất dinh dưỡng của từng lồi vi sinh vật mà người ta chuẩn bị những môi trường khác nhau. Các loại môi trường được liệt kê trong bảng sau
Môi trường Đối tượng cần
kiểm tra Đối tượng vi sinh Điều kiện nuôi cấy mWLN Bia thành phẩm,
Dịch nha (wort), nước.
Tất cả vi sinh vật 30ºC, 3 ngày, hiếu khí.
mWLD Bia thành phẩm, Dịch nha (wort), nước. Tất cả vi sinh vật hiếu khí trừ Nấm men bia. 30ºC, 3 ngày, hiếu khí.
Rayka Ray Bia thành phẩm, Dịch nha, FST, BBT, Nước. Lactobacillus Brevis, Lactobacillus rhamnosus 30ºC, 5 ngày, kị khí
LSA Nước. Coliform 37ºC, 24 – 48h
Bảng 5.4 Môi trường nuôi cấy vi sinh vật
Bên cạnh những môi trường để xác định vi khuẩn thì ta cịn chuẩn bị những mơi trường đẻ kiểm tra nấm men bia
Môi trường Đối tượng cần
kiểm tra Đối tượng vi sinh Điều kiện nuôi cấy Copper agar YST, FST Men dại 30oC, 3 ngày, hiếu khí
Wort agar
37oC YST, FST
Nấm men thuần
chủng 37
oC, 3 ngày, hiếu khí
Bảng 5.5 Mơi trường kiểm tra nấm men bia 5.3.3 Đối tượng
Các mẫu bia (FST, BBT, bia thành phẩm)/ dịch nha
mWLN, mWLD, RAK
Khơng khí mWLN Các mẫu nước (city water, factory
water, DAW,….) PCA, mWLD, mWLN, RAK, LSA
Bảng 5.6 Mơi trường ni cấy của các mẫu phân tích
Khi ni cấy các mẫu phân tích trên các mơi trường tương ứng ở nhiệt độ thích hợp, nếu có vi sinh vật mọc lên thì ta phải tiến hành định danh vi sinh vật để tìm biện pháp giải quyết
Quá trình định danh vi sinh vật được tiến hành như sau:
- Bước 1: quan sát mẫu trong kính hiển vi. Từ hình thái quan sát được, xác định được tế bào đó thuộc loại nào: men hay vi khuẩn
- Bước 2: đối với men cần phải xác định đó là giống men nổi, lên men chìm hay chủng men dại
Brewing yeast lager
Brewing yeast ale Wild yeast
mWLN/Wort 30ºC + + + mWLN/Wort 37ºC - + + or -
mWLD - - + or -
Copper agar - - +
Bảng 5.7 Kết quả định danh vi sinh vật
Khi nuôi trên các mơi trường nhất định, chủng thích ứng với từng mơi trường sẽ phát triển trên mơi trường đó, từ đó xác định giống nấm men - Bước 3: nếu mẫu phát hiện được là vi khuẩn, ta tiến hành định danh loại
vi khuẩn đó
5.3.4 Các bước tiến hành:
- Chuẩn bị dụng cụ lấy mẫu, dụng cụ phải được tiệt trùng 121ºC, 1atm - Đi lấy mẫu, lẫy mẫu ở điểm nào, tần suất nào thì sẽ cấy mẫu tương ứng
tuỳ theo
- Pha môi trường, môi trường sẽ test xem chuẩn hay chưa bằng cách test 6 chuẩn giống
- Đem đi tiệt trùng, gắn các thiết bị tiệt trùng xem có thành cơng hay khơng, sau đó đem đi cấy (cấy trang, đổ đĩa, lọc màng)
- Nuôi cấy trong tủ ấm, nhiễm mức độ nào
CHƯƠNG 6: UTILITY
Utility là bộ phận đóng vai trị quản lý và điều hành sáu hệ thống trong nhà máy, bao gồm: hệ thống xử lý nước cấp, hệ thống thu hồi CO2, hệ thống lạnh, hệ thống lị hơi, hệ thống khí nén, và hệ thống xử lý nước thải
6.1 Hệ thống xử lý nước cấp
6.1.1 Mục đích:
Xử lý nước thuỷ cục để cung cấp nước công nghệ và nước vệ sinh cho nhà máy hoạt động
6.1.2 Sơ đồ hệ thống
Hình 6.1 Sơ đồ hệ thống xử lý nước cấp
6.1.3 Thuyết minh
6.1.3.1 Tháp khử sắt
Nước thuỷ cục sau khi được bơm vào bồn trung gian thì cho qua tháp khử sắt. Nguyên tắc làm việc của tháp này là phía trên tháp có gắn các quạt gió để cung cấp O2 cho nước trong tháp hay cịn gọi là phương pháp làm thống. Trên tháp có gắn bao che để nước khơng văng ra ngồi, cịn bên trong có tạo lớp màng chảy để tăng diện tích tiếp xúc giữa nước và khơng khí. Mục đích của việc cung cấp O2 là để khử ion Fe3+ và sau đó Fe3+ thủy phân thành Fe(OH)3, kết tủa, lắng lại.
Trong qua trình bơm nước vào tháp có bổ sung clorine ở bồn trung gian nhằm mục đích khử trùng nước đồng thời chlorine cũng tham gia vào quá trình khử Fe2+ thành Fe3+ nhưng rất ít
- Tác dụng khử trùng của các dạng chlorine: các nguồn chlorine thưrơng
mại phổ biến là chlorine Cl2, hypochloride canxi Ca(OCl)2 và
hypochloride natri NaOCl. Chlorine tan trong nước ở 20°C và tạo ra HOCl và HCl, sau đó HOCl tiếp tục ion hóa tạo ra ion OCl theo phản ứng sau:
Cl2 + H2O → HOCl + HCl HOCl → OCl + H+
Cơ chế tác dụng của chlorine trong khử trùng là HOCl phản ứng với hệ enzyme oxy hóa glucose và các hoạt động trao đổi chất, kết quả gây chết tế bào. HOCl có kích thước nhỏ và trung hịa điện tích nên dễ dàng khuếch tán vào tế bào, vì vậy HOCl có tác dụng khử trùng mạnh hơn
OCl- 100 lần. HOCl thích hợp với pH < 6, do đó chlorine có hiệu quả khử trùng cao khi pH của nước nhỏ hơn 6.
- Tác dụng oxy hóa của chlorine: Chlorine (Cl2, NaOCl, Ca(OCl)2) cịn có
tác dụng oxy hóa các ion khử vơ cơ (Fe, Mn, NO²- và H2S) và hợp chất hữu cơ. Các phản ứng oxy hóa này thường chuyển hóa các chất độc thành các chất không độc. Cl2, HOCl, và OCI- cũng bị khử thành dạng Cl-, ít độc. Mục đích chính của việc xử lý clorine trong hệ thống là sát trùng, còn việc khử sắt chỉ chiếm một phần nhỏ.
Sau khi khử sắt, nước được bơm qua bể đệm để đo nồng độ chlorine. Sau đó nhờ hệ thống cảm biến mà bơm sẽ tự điều chỉnh để bơm vào nước lượng chlorine hợp lý.
6.1.3.2 Thiết bị lọc cát
Nước sau khi được khử sắt được bơm qua thiết bị lọc cát để tiếp tục giữ lại các kết tủa sắt và chất rắn lơ lửng trong nước giúp nước trong hơn. Sau một thời gian sử dụng thì cát bị bão hồ, thay cát ít nhất 1 lần trong 1 năm. Sau 3 ngày hoạt động thì vệ sinh 1 lần, phải dùng nước nhà máy và sục khí nén để rửa cát trong 30-40 phút. Nước vệ sinh đi ngược từ dưới lên
Nước sau khi qua thiết bị lọc cát được bơm vào tank chứa. Nước từ tank này là nước nhà máy sử dụng với hàm lượng Clo < 0.25 ppm đã đủ tiêu chuẩn để cung cấo cho nhà ăn, hệ thống cứu hoá và nước vệ sinh CIP các thiết bị
Hình 6.2 Thiết bị lọc cát
Nước sau khi qua thiết bị lọc cát phải đảm bảo các thông số kỹ thuật sau:
Bảng 6.1 Chỉ tiêu nước sau khi qua lọc cát
Chỉ tiêu Specs Chlorine 0.2-0.4
pH 6.8-8.0 Độ cứng < 2ºD
Fe <0.04 ppm
6.1.3.3 Thiết bị lọc than
Nước cung cấp để sản xuất DAW ( nước khử khí), cho chiết và cơng nghệ thì sau lọc cát phải qua thiết bị lọc than nhằm mục đích khử mùi và giữ lại Clorine trong than hoạt tính khi nước đi qua. Cấu tạo thiết bị lọc than tương tự như thiết bị lọc cát, nhưng bên trong sử dụng than hoạt tính thay cát. Than hoạt tính sau một thời gian sử dụng phải hồn ngun lại bằng nước nóng 95oC cho chạy tuần hồn từ trên xuống trong 1 giờ hoặc có thể phải thay mới hồn tồn
Hình 6.3 Thiết bị lọc than hoạt tính
Nước sau lọc than đảm bảo các thông số kỹ thuật sau:
Bảng 6.2 Chỉ tiêu nước sau khi lọc than
Chỉ tiêu Specs Chlorine ≤ 0.05 ppm pH 6.8-8.0 Độ cứng < 2ºD Fe <0.04 ppm 6.2 Hệ thống lạnh
6.2.1 Mục đích:
Nhằm cung cấp chất tải lạnh để phục vụ cho: làm lạnh Wort, làm lạnh bia, lên men,…
Hình 6.4 Sơ đồ hệ thống lạnh
6.2.2 Các thiết bị của hệ thống:
Hệ thống lạnh xưởng Utility của HVBDN gồm hệ thống lạnh HT (+4oC) và LT (-4oC). Cấu tạo chung của hệ thống lạnh gồm:
- Máy nén - Dàn ngưng
- Bình chứa mơi chất làm lạnh
- Hệ thống giảm áp (Economizer & Separator) - Thiết bị bay hơi
6.2.3 Thuyết minh
Nhà máy sử dụng môi chất lạnh là NH3 và Alcohol 25% làm chất tải lạnh. Khí NH3 được máy nén nén lên áp suất 12 bar để đạt nhiệt độ thích hợp cho ngưng tụ (32oC). Sau đó, khí NH3 đi qua bộ phận ngưng tụ để
chuyển thành dạng lỏng. NH3 lỏng sẽ đi qua van tiết lưu điều chỉnh t = - 7oC, p= 3.2 bar để xuống thiết bị trao đổi nhiệt. NH3 sẽ thu nhiệt của chất tải lạnh, quá trình diễn ra trong thiết bị trao đổi nhiệt, làm nhiệt độ Alcohol 25% giảm xuống -4oC. NH3 sau khi trao đổi nhiệt chuyển thành hơi và bốc lên sẽ được hút vào máy nén để tiêp tục thực hiện quá trình nén rồi ngưng tụ. Alcohol sau khi cấp lạnh cho các bộ phận sản xuất của máy sử dụng thì có nhiệt độ cao (1-2oC) sẽ được quay về thiết bị trao đổi nhiệt. Ở đây NH3 trao đổi nhiệt với Alcohol, Alcohol được hạ nhiệt xuống -4oC để tiếp tục đưa đi cấp cho các hộ gia đình. Ngồi ra hệ thống có tank phân tầng, nhiệm vụ của tank phân tầng là để chứa Alcohol sau khi làm lạnh, trong tank phân tầng nhiệt độ của Alcohol phân lớp từ thấp đến cao theo chiều từ dưới lên
6.3 Hệ thống thu hồi CO 2
6.3.1 Mục đích:
Thu hồi CO2 từ bồn lên men, xử lý làm sạch, hút ẩm, khử mùi, làm lạnh hoá lỏng CO2 trữ vào bồn cung cấp CO2 dạng khí tới nơi sử dụng
Khi sử dụng giàn hoá hơi để hoá hơi CO2 lỏng để cung cấp cho các khu vực như: DAW, Filter, Yeast, Carbo Blender, Packaging và Tank rooms
Hình 6.5 Sơ đồ hệ thống thu hồi CO2
- Gas Ballon - Gas Washer - CO2 Compressor - Pre-cooler - ACF/Dryer - Reboiler/Stripper/Buffer/CO2 Pump
- NH3 Compressor/CO2 Condenser/ NH3 Condenser
- LiquiVap - CO2 Tank
- Cooling Tower - CO2 Air Evaporator
6.3.2 Thuyết minh
Khí CO2 sau khi thu hồi từ các Tank lên men đã đạt được độ tinh khiết thích hợp ≥ 97%) đưa vào thiết bị tách bọt. Khí dẫn vào khi bọt khí chạm đến bộ phận phun nước được gắn đầu thiết bị thì nước phun từ trên xuống để tách bọt ra đi xuống dưới đáy và thải ra ngồi, cịn khí đi lên phía trên.
Sau khi tách bọt, khí được đưa vào phía dưới thiết bị làm sach đế rửa sạch các chất hoà tan trong nước như ethanol, acetaldehyde, ethyl acetate, ... với nhiệt độ nước rửa khoảng 15-20ºC nhờ vòi phun nước từ trên xuống. Một phần khí vào sẽ đưa vào túi khí được thiết kế như phao dự trữ, khí vào nhiều sẽ thổi phồng phao cho ta biết lượng khí thu nhiều hay ít.
Khí sau khi được rửa sẽ đưa vào máy nén để giảm thể tích khí ở áp suất p=17-18 bar, tiếp tục khí được đưa qua bộ phận trao đổi nhiệt ống chùm nằm ngang để làm lạnh sơ bộ và tách nước ngưng ra ngồi. Tiếp tục khí được đưa từ dưới lên vào bộ phận ACF lần lượt qua than hoạt tính và chất hút ẩm tổng hợp để tách các chất mùi như H2S, DMS, ... và hút ẩm trong khí ra ngồi. Bộ phận gồm có 4 cột, trong đó có 2 bộ, 1 bộ chứa than hoạt tính và l bộ chứa chất hút ẩm tổng hợp.
Sau đó khí tiếp tục vào dưới bộ làm tinh khiết và di chuyển theo đường ống lên phía trên thiết bị này rồi vào thiết bị ngưng tụ tạo CO2 lỏng và xả khí khơng ngưng ra ngồi. Tại đây khí được làm sạch hơn, độ tinh khiết cao hơn (khoảng 99%). Sau khi ngưng tụ, CO2 lỏng sẽ đưa theo đường ống xuống tank chứa, một phần CO2 lỏng hồi lưu sẽ được trao đổi nhiệt với CO2, khí tại thiết bị làm tinh khiết mục đích tiết kiệm năng lượng sử dụng cho khí CO2 hóa lỏng ở bộ ngưng tụ và nhờ bộ cấp nhiệt làm bay hơi khí khơng ngưng cịn sót lại trong CO2 lỏng. Mơi chất lạnh thường dùng cho bộ phận ngưng tụ đó là amoniac, nhưng nếu nhu cầu tiêu thụ cao thì có thể dùng CO2 lỏng từ tank chứa đưa qua bộ phận ngưng tụ rồi bay hơi và đem tiêu thụ ngay khơng cần qua giàn hóa hơi.
CO2 lỏng vào tank chứa dự trữ, khi cần dùng thì phải hóa hơi nhờ giàn hóa hơi để chuyển sang dạng khí ở áp suất thường. Thiết bị hóa hơi gồm các ống ziczac, CO2 lỏng đi trong ống và tiếp xúc với khơng khí sẽ nâng nhiệt độ và hóa hơi. Khí CO2 được cấp cho phận lên men, lọc và chiết. Việc hóa lỏng CO2 giúp cho việc tàng trữ kinh tế nhất.
6.4 Hệ thống lò hơi
6.4.1 Mục đích:
Cung cấp hơi đáp ứng các tiêu chuẩn về nhiệt độ, áp suát cho khu vực nấu, chiết (khu vực thanh trùng, rửa chai,…) để phục vụ cho quá trình sản xuất
Các thiết bị: - Softener - Deaerator
- Boiler Feed Water Pumps - Boiler
- Condensate Tank - Fuel Pumps
- Fuel Transfer Pumps - Fuel Tanks
- Chemical Dosing System
6.4.2 Sơ đồ hệ thống
Hình 6.6 Sơ đồ hệ thống lị hơi
Nước dùng cho lò hơi trong nhà máy yêu cầu phải dùng nước công nghiệp do nhà máy xử lý ra. Brew Water sẽ được dẫn qua bộ Softener để làm mền nước, loại bỏ các ion Ca2+, Mg2+ để nồng độ yêu cầu sẽ cùng với nước ngưng ở ngưng tụ Tank (độ nước cứng ≤ 0.1oD), được bơm vào thiết bị De-aerator để khử oxi hồ tan nhờ vào dịng hơi sục từ dưới lên để loại thải O2 và tại Bồn chứa nước cấp có bổ sung hố chất để chống đóng cặn giúp lị hơi khơng bị giảm sự truyền nhiệt. Sau đó nước tiếp tục được bơm vào Lị hơi . Thiết bị trao đổi nhiệt bó ống trong lị được cấp nhiệt bằng cách đốt dầu, khí cháy sẽ đi trong ống, nước ngoài ống sẽ nhận nhiệt và hoá hơi. Hơi sinh ra sẽ đưa đến bộ phân phối Manifold, từ đây hơi sẽ được chia ra các hộ tiêu thụ. Hơi sau khi sử dụng ngưng tụ tạo thành nước ngưng sẽ bơm tuần hoàn về De-aerator
6.4.4 Các tiêu chuẩn nước
- Boiler feed water: + Độ cứng < 0,1oD + pH: 8.3-12 + Fe: < 0.1mg/l - Boiler water: + Độ dẫn điện: < 10000 μS/cm + pH: 10.5 - 12 + SiO2: < 175 ppm + SO3: < 10 – 20 ppm - Condensate water: + pH: 5 - 9 + Độ cứng: < 0.1oD 6.5 Hệ thống khí nén 6.5.1 Mục đích:
Sản xuất khí nén từ khơng khí, đảm bảo tiêu chuẩn về áp suất, nhiệt độ, độ ẩm cung cấp cho các hộ sử dụng như các hoạt động chiết, đóng mở các van điều khiển
Hình 6.7 Sơ đồ hệ thống khí nén
6.5.3 Thuyết minh sơ đồ
Khơng khí tự nhiên đi qua Air Filter để lọc các bụi bẩn trước khi vào máy nén. Sau đó nó sẽ được đưa vào máy nén thứ nhất (LP element) để đạt áp suất 2.5 bar rồi được đưa đi làm lạnh tại bộ inter-cooler để hạ nhiệt độ dịng khí. Tiếp tục nó sẽ được đưa vào máy nén HP element để nén lên áp suất 6,2 bar rồi đi qua bộ van giảm thanh và l chiều Silencer & Check valve để đảm bảo khơng có khí chạy ngược và giảm âm thanh khi thay đổi tiết diện của ống. Khí thu được sẽ được làm lạnh tại bộ Aftercooler rồi sau đó làm khơ trong thiết bị Dryer, đối với máy nén khí với bộ Dryer này có trong máy chứ khơng tách thành một thiết bị khác như loại máy cũ trước đây. Dịng khí nén ra ngồi có nhiệt độ bằng với nhiệt độ mơi trường. Khí nén được chứa trong tank chứa được đưa qua ống góp rồi cấp cho các hộ sử dụng
* Nguyên lý hoạt động của máy nén:
- Khí đi vào cấp 1 máy nén thơng qua bộ lọc khí đầu vào. Khí được nén lên áp suất trung gian, được làm lạnh và tách ẩm. Sau đó khí đi vào cấp 2 máy nén và được nén lên áp suất yêu cầu, tiếp theo nó được làm lạnh