II: Quy trình sản xuất bia
179.6 Lọc trong và bão hòa CO
180. Bia sau quá trình lên men phụ dù đã qua quá trình tách cặn và xác men
nhưng vẫn còn chứa nhiều nấm men dư thừa và các chất kết tủa khác có nguồn gốc từ các quá trình nấu đường hóa và đun hoa hoặc được tạo ra từ quá trình lên men. Vì vậy chúng ta cần tách chúng ra để tạo cho bia có một độ trong nhất định đáp ứng yêu cầu của người tiêu dùng.
181. Có các phương pháp làm trong bia như sau:
Lắng: dựa trên tác dụng của trọng lực, bản thân các hạt cặn, kết tủa sẽ lắng dần và tách ra khỏi bia.
Ly tâm: sử dụng lực ly tâm để tách các chất kết tủa có khối lượng ra khỏi bia.
Lọc: sử dụng bộ phận lọc (màng lọc, lớp lọc) để phân tách cặn ra khỏi dịch bia.
182. Trong 3 phương pháp trên, phương pháp lọc là có hiệu quả và thông dụng
nhất.
Lắng trong bia
183. Nếu bia được giữ ở nhiệt độ thấp trong một khoảng thời gian đủ dài, các hạt cặn sẽ lắng dần và làm cho bia trở nên trong (tuân theo định luật Stoke). Theo định luật này, các hạt lớn và nặng sẽ lắng nhanh hơn những hạt nhỏ nhẹ, và các hạt sẽ lắng tốt nhất trong chất lỏng có tỷ trọng và độ nhớt thấp.
184. Phương trình của định luật Stoke như sau:
185. Vg =
186. Trong đó Vg là vận tốc lắng giới hạn của một hạt dưới tác dụng của lực hấp dẫn, d là đường kính của hạt, là tỷ trọng của hạt, là tỷ trọng của chất lỏng, g là gia tốc phụ thuộc vào trọng lực và là độ nhớt của chất lỏng.
187. Ưu điểm: đơn giản và có thể kết hợp với đồng thời với qúa trình lên men
phụ (ở nhiệt độ thấp).
188. Nhược điểm: thời gian để bia có một độ trong nhất định thường dài, không thể tách được cặn triệt để, đặc biệt là những dạng cặn lơ lửng.
Ly tâm
189. Sử dụng biện pháp ly tâm, các hạt huyền phù và nấm men dưới tác dụng
của lực ly tâm sẽ văng ra xa, nhờ vậy mà có thể tách chúng ra khỏi bia.
190. Ứng dụng: phương pháp này được sử dụng khi lượng nấm men có trong bia
cần lọc rất nhiều (lên men nổi, chu kỳ lên men ngắn).
191. Ưu điểm: rút ngắn thời gian và có thể sử dụng trước khi đưa bia vào lên
men phụ. Với phương pháp ly tâm cho phép giảm lượng nấm men xuống ít hơn 500.000 tế bào/ml.
192. Nhược điểm: ít được sử dụng để làm trong bia trong giai đoạn cuối vì dưới tác dụng của lực ly tâm, có thể bia sẽ bị nóng lên (nhiệt độ của bia có thể tăng lên từ 1 – 20C). Vốn đầu tư cao. Máy ly tâm cần được bảo dưỡng thường xuyên. Có nguy cơ hòa tan O2. Hao hụt nhiều. Áp suất tăng đột ngột (cần thiết phải có thùng điều khiền áp suất).
193. 6.1. Mục đích:
194. Quá trình làm trong bia nhằm 3 mục đích:
Tạo độ trong lóng lánh cho bia.
Loại bỏ đáng kể các vi sinh vật bao gồm nấm men vẫn còn tồn tại sau quá trình tồn trữ có khả năng làm đục bia.
Loại bỏ các phức chất protein, các hạt dạng keo polyphenol, polysaccarit và protein ít tan, những chất làm bia rất nhanh đục, nhờ vậy làm cho bia trở nên ổn định hơn.
195. 6.2. Nguyên tắc lọc bia
196. Có 2 cơ chế để tách tế bào huyền phù và nấm men ra khỏi bia: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
• Cơ chế sàng: giữ lại tất cả các hạt có kích thước lớn hơn kích thước của vật liệu lọc một cách cơ học như cơ cấu sàng, trong đó lớp vật liệu đóng vai trò như một mặt sàng. Các hạt huyền phù có thể bị giữ lại ngay trên bề mặt của lớp vật liệu lọc hoặc bị giữ bên trong lớp vật liệu lọc tùy theo kích thước của chúng.
• Cơ chế hấp phụ: cơ chế này cho phép giữ lại các hạt huyền phù có kích thước nhỏ hơn kích thước của các lỗ trong vật liệu lọc, dựa trên sự hấp phụ các hạt đó với vật liệu lọc. Thông thường tương tác hấp phụ này là lực tĩnh điện, như trường hợp các chất đắng hòa tan bị giữ lại.
197. Có thể chia thành 2 nhóm:
Lọc bề mặt: các huyền phù bị giữ lại ngay trên bề mặt của lớp vật liệu lọc.
Lọc sâu: huyền phù bị giữ lại bên trong lớp bề mặt lọc, do cơ chế sàng và do sự hấp phụ.
Vật liệu lọc (môi trường lọc)
198. Để tách cặn huyền phù ra khỏi vật liệu lọc ta có thể sử dụng các vật liệu lọc như sau:
Các sàng bằng kim loại có đục lỗ hoặc có cấu tạo với các rãnh nhỏ
Các tấm lọc bằng kim loại hoặc bằng vải: trong đó tấm lọc bằng kim loại dễ dàng vệ sinh hơn so với các tấm lọc bằng vải.
Các tấm lọc bằng xenluloza, bằng bông, bằng sợi thủy tinh.
Các màng lọc bằng các sợi hữu cơ như polyamit, polyurathan, polyacrylat… Các
màng này thường rất mỏng (0,02 - 1µm) nên được phủ lên một khung đỡ để tránh rách. Dạng màng này thường có kích thước rất nhỏ (có thể tới 0,001 – 0,1µm), do vậy thường được sử dụng để lọc vô trùng.
199. Ngày nay phương pháp được sử dụng phổ biến trong lọc bia là dùng lọc
đĩa, lọc nến, lọc khung bản có sử dụng bột trợ lọc. Người ta có thể phân ra thành các loại sau:
• Máy lọc có sử dụng bột trợ lọc Kieselgur (diatomit)
Máy lọc khung bản
Máy lọc lưới kim loại
Máy lọc nến
• Máy lọc không sử dụng bột trợ lọc
Máy lọc khối
Máy lọc tấm
Máy lọc màng
200. 6.3. Thiết bị lọc trong bia
201. Máy lọc khung bản:
202.
Nguyên tắc hoạt động:
203. Trong quá trình lọc việc ép chặt các khung bản là việc rất quan trọng để giữ cho áp suất lọc được ổn định. Huyền phù được bơm vào thiết bị và phân phối vào bên trong các khung. Khi đó pha rắn sẽ bị giữ lại trong khung bởi vách ngăn. Còn pha lỏng sẽ qua vách ngăn và theo các rãnh trên bản để tập trung về đường tháo dịch lọc rồi chảy ra ngoài thiết bị.
204. Khi các khung chứa đầy bã, chúng ta cần dừng quá trình lọc và tiến hành rửa bã. Quá trình rửa bã có thể thực hiện xuôi chiều như quá trình lọc hoặc ngược chiều.
205. Ưu điểm của thiết bị lọc ép: quy trình vận hành đơn giản , chi phí đầu tư thiết bị không lớn, Bề mặt lọc trên một đơn vị diện tích lớn, động lực của quá trình lớn, có thể kiểm tra quá trình làm việc được và có thể ngừng không cho một vài bản làm việc khi cần.
206. Nhược điểm: thao tác chủ yếu bằng tay, rửa bã chưa hoàn hảo, vải lọc (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
nhanh bị mài mòn, tốn nhiều lao động trong việc tháo bã, vệ sinh và lắp ráp thiết bị trước mỗi mẻ lọc.
Bột trợ lọc
207. Có 2 dạng chất trợ lọc có nguồn gốc khác nhau:
• Kieselguhr hay diatomit
208. Đây là một loại hóa thạch của tảo đơn bào có chứa silic oxit, gọi là diatomit với 15000 loại khác nhau. Đá diatomit thô chứa từ 25 đến 60% nước tùy theo từng vùng. Kích thước của nó có thể thay đổi từ 1 đến 200µm. Độ xốp là một tính chất rất quan trọng của diatomit, hơn 90% bề mặt của các hạt nhỏ là các khoảng trống.
209. Hiện nay trên thế giới đang sử dụng một số bột diatomit có các thông số tốc độ lọc tương đối và độ trong tương đối so với loại diatomit Filter Cel (coi tốc độ lọc và độ trong tương đối là 100%).
210. Bảng một số loại bột diatomit được sử dụng trên thế giới hiện nay
211. Loại diatomit 212. Tốc độ lọc tương đối * 213. Độ
trong tương đối * 214. Mục đích sử dụng 215. Filter – Cel 216. Celite 577 và 505 217. 100 218. 115 219. 100 220. 98 221. Lọc
tinh với độ trong cao 222. Standa rd 223. Super – cel 224. Celite 512 225. 226. 213 227. 326 228. 229. 85 230. 76 231. Sử dụng để lọc bia có độ trong trung bình
232. Hyflo 233. Super – cel 234. Celite 503 235. Celite 535 236. Celite 545 237. Celite 560 238. 239. 534 240. 910 241. 1269 242. 1830 243. 2670 244. 245. 58 246. 42 247. 35 248. 32 249. 29 250. 251. Lọc thô 252. • Peclit
253. Ở trạng thái tự nhiên peclit là nham thạch đặc, chủ yếu có ở Châu Mỹ, Hy Lạp. Đây là một chất khoáng bao gồm natri, kali và nhôm silicat.
254. Khi nung peclit đến 800 – 1100oC, nước liên kết được giải phóng và vật liệu nở ra từ 20 – 30 lần. Nghiền và phân loại theo kích thước hạt cho phép thu nhân các sản phẩm có chất lượng và đặc tính khác nhau về kích thước và độ thẩm thấu. Ngược lại với kieselgur cấu trúc của peclit không xốp, hiệu quả lọc của peclit dựa trên cấu trúc tế bào của nó. Hơn nữa ở pH thấp, peclit có thể bị hòa tan và giải phóng các ion sắt, vì vậy peclit thường được sử dụng trong lọc dịch đường khi pH của dịch đường từ 5,4 – 5,5.
255. 6.4. Bão hòa CO2 và tàng trữ bia
256. Do các công đoạn làm việc ở nhiệt độ cao và áp suất thấp nên hàm lượng
CO2 ít nhiều sẽ giảm, do vậy trước khi chiết bia vào chai cần bổ sung CO2 tới mức yêu cầu.
257. CO2 được bổ sung vào bia nhờ các đường ống dẫn kết hợp các đoạn nối mà hòa tan vào bia. Để đảm bảo độ hòa tan tốt cần:
CO2 được phun vào ở dạng các bọt khí có kích thước càng nhỏ càng tốt
Ban đầu CO2 còn liên kết với các thành phần của bia một cách lỏng lẻo, cần phải có một thời gian để các liên kết này trở nên bền vững.
258. Chất lượng CO2 bổ sung phải đảm bảo: không chứa O2 và vi sinh vật nhiễm tạp. Hệ thống bão hòa CO2 thường dễ vệ sinh.
259. Bia sau khi được bổ sung CO2 được chứa trong các thùng chịu áp suất trong thời gian từ 2 đến 3 ngày để CO2 hòa tan hết vào bia.
260. Các thùng này được bố trí hệ thống làm lạnh sau cho hạ nhiệt độ của bia
xuống 0 – 2 oC. Đây là công đoạn trung gian bảo quản bia trước khi chiết chính vì vậy thùng chứa cần đảm bảo tuyệt đối vệ sinh.
261. Thùng chứa phải được vệ sinh toàn bộ và quá trình vệ sinh phải được kiểm tra.
262. Bề mặt bên trong thùng chứa phải nhẵn.
263. Trước khi đưa bia vào thùng, CO2 được đưa vào để đẩy O2 ra ngoài, đồng thời tạo áp suất đủ lớn để hạn chế sự giải phóng CO2 ra khỏi bia.
264. 7. Chiết bia
265. 7.1. Mục đích
266. Chiết nhằm mục đích định lượng chính 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).
267. 7.2. Cơ sở lý thuyết và phương pháp chiết (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
268. 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 các yếu tố tác động của 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.
269. Để đạt mục đích, yêu cầu của công nghệ, chiết bia theo nguyên lí 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 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 “taọ áp suất ngược chiều”.
270. 7..3 Thiết bị và kỹ thuật thực hiện
272. Máy chiết bia có nhiều loại, khác nhau về cấu tạo, nguyên tắc làm việc vận hành, năng suất và mức độ cơ khí hóa hay tự động hóa… nhưng điều chung một nguyên lý chiết. Về cơ bản cấu tạo của máy chiết như sau
273.
274. 1 thùng chứa bia, 2. Cụm van chiết, 3. Chai, 4. Rãnh CO2, 5. Bơm chân
không, 6. Rãnh chân không, 7. Bát đỡ chai, 8. Bộ phận đỡ chai, 9. Toàn bộ tháp chiết, 10. Chốt chân không, 11. Chốt xả áp, 12. Cửa nạp bia, 13. Khí nén, 14. Mô tơ của máy, 15,16. Van bổ sung CO2, 17. Mâm chiết
275. 7.3.2 Quá trình làm việc
276. 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 quay quanh tháp chiết. Ngay sau khi xả áp, bát đỡ chai (7) hạ xuống (do bát đỡ chai gằn 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 kì 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.