Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải của Nhà máy bia Việt Nam với công suất thực tế 2000m3/ngđ đạt tiêu chuẩn loại B xả ra kênh

PHẦN MỞ ĐẦU 1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Bia được sản xuất tại Việt Nam cách đây trên 100 năm tại nhà máy Bia Sài Gòn và Hà Nội. Hiện nay do nhu cầu của thị trường, chỉ trong trời gian ngắn, ngành sản xuất bia đã có những bước phát triển mạnh mẽ thông qua việc đầu tư và mở rộng các nhà máy bia đã có từ trước và các nhà máy bia mới thuộc Trung ương và địa phương, các nhà máy liên doanh với các hãng Bia nước ngoài. Hiện nay cả nước có trên 320 nhà máy Bia và các cơ sở sản xuất Bia với tổng năng lực sản xuất đạt trên 800 triệu lít/năm. Công nghiệp sản xuất bia đang là ngành tạo ra nguồn thu lớn cho ngân sách nhà nước và có hiệu quả kính tế cao. Do vậy, chỉ trong một thời gian ngắn, sản xuất bia đã có những bước phát triển khá nhanh. Mức tiêu thụ bia bình quân theo đầu người vào năm 2005 dự kiến là 17lít/người/năm. Bình quân lượng bia tăng 20% mỗi năm. Tuy nhiên, sự tăng trưởng của ngành sản xuất bia lại kéo theo các vấn đề môi trường như: vấn đề chất thải sản xuất, đặc biệt là nước thải có độ ô nhiễm cao. Nước thải do sản xuất rượu bia thải ra thường có đặc tính chung là ô nhiễm hữu cơ rất cao, nước thải thường có màu xám đen và khi thải vào các thuỷ vực đón nhận thường gây ô nhiễm nghiêm trọng do sự phân huỷ của các chất hữu cơ diễn ra rất nhanh. Thêm vào đó là các hoá chất sử dụng trong quá trình sản xuất như CaCO3, CaSO4, H3PO4, NaOH, Na2CO3...Những chất này cùng với các chất hữu cơ trong nước thải có khả năng đe doạ nghiêm trọng tới thuỷ vực đón nhận nếu không được xử lý. Kết quả khảo sát chất lượng nước thải của các cơ sở sản xuất bia trong nước ở Hà Nội, Hải Dương, Hà Tây, Hoà Bình cho thấy, nước thải từ các cơ sở sản xuất bia nếu không được xử lý có COD, nhu cầu oxy sinh hoá học BOD, chất rắn lơ lửng SS đều rất cao. Do đó, việc nghiên cứu mô hình và tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải sản xuất bia là rất cần thiết. 2. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI. Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải của Nhà máy bia Việt Nam với công suất thực tế 2000m3/ngđ đạt tiêu chuẩn loại B xả ra kênh. Tính giá thành của 1 m3 nước thải xử lý. 3. NỘI DUNG. Nội dung của đề tài là nêu các cơ sở lý thuyết về quy trình sản xuất bia để biết được thành phần và tính chất nước thải sản xuất bia. Từ đó, nhóm đưa ra các mô hình xử lý nước thải sản xuất bia khác đang được nghiên cứu và quy trình xử lý nước thải của Nhà máy bia Việt Nam. Do tại nhà máy có hệ thống xử lý thực tế đạt tiêu chuẩn loại B nên nhóm quyết định tham khảo quy trình xử lý và bổ sung thêm để tính toán cho đề tài của nhóm. 4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. Để hoàn thành đề tài này nhóm đã sử dụng các phương pháp nghiên cứu như: phương pháp thu thập, tổng hợp tài liệu, phân tích, xử lý số liệu. PHẦN NỘI DUNG 1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ SẢN XUẤT BIA. 1.1. Nguyên liệu dùng trong sản xuất bia Nước (water) Yêu cầu của nước dùng trong sản xuất bia: có độ cứng từ mềm đến trung bình. Hàm lượng muối cacbonat không quá: 50 mg/l Hàm lượng muối magie không quá: 100 mg/l Hàm lượng muối clorua: 75 - 150 mg/l Hàm lượng muối caso4: 130 - 200 mg/l Hàm lượng muối Fe2+ không quá: 0,3 mg/l Khí NH3: Không có Các muối có gốc NO3-, NO2-: Không có Vi sinh vật không quá: 100 tế bào/1cm3 Sử dụng nước trong công nghệ sản xuất bia: Nước dùng ngâm đại mạch để sản xuất malt: Yêu cầu quan trọng nhất là nước không được chứa nhiều tạp chất hữu cơ và vi sinh vật. Nước dùng nấu bia Nước dùng để rửa nấm men và thiết bị Đại mạch (barley) Trong thực vật học, đại mạch được xếp vào họ hordeum gồm có nhiều loại như Hordeum.sativum; hordeum.murinum; hordeum.jubatum…Trong công nghiệp thường dùng giống đại mạch hai hàng (gọi là H.Distichum) để chế biến bia và các ngành thực phẩm dùng malt đại mạch. Hạt đại mạch gồm 3 bộ phận chính: vỏ hạt, phôi và nội nhũ. Vỏ hạt từ ngoài vào chia làm 3 lớp: vỏ trấu, vỏ lụa và vỏ aleron. Phần này thường chiếm 8 – 15 trọng lượng hạt. Phôi: là cơ quan sống, hô hấp của hạt. Phôi thường chiếm từ 2,5 – 5% trọng lượng hạt. Trong phôi có từ 37 – 50% chất khô là thành phần Nit[, khoảng 7%chất béo, 5 – 6% đường sacaroza, 7 – 7,5% pentozan, 6 – 65% chất tro và một số ít thành phần khác. Riêng tinh bột hầu như rất ít. Nội nhũ: chiếm 45 – 68% trọng lượng hạt, giữ vai trò quyết định chất lượng của đại mạch trong sản xuất bia. Thành phần chính trong nội nhũ là những hạt tinh bột hình tròn. Những yêu cầu chất lượng đối với đại mạch dùng sản xuất bia Yêu cầu về cảm quan, sinh lý - Cảm quan: dùng sang để phân loại cỡ hạt Loại 1: bề rộng lỗ sàng >2,8 mm Loại 2: bề rộng lỗ sàng 2,5 - 2,8 mm Loại 3: bề rộng lỗ sàng 2,2 - 2,5 mm Phải có ít nhất 85% đại mạch đạt loại 1 và 2 Tất cả các hạt thóc phải thuộc một loại đại mạch đồng nhất, không lẫn đất, cát, rơm rạ và những hạt thuộc loại thóc khác. Hạt thóc phải có vỏ mỏng, màu vàng nhạt, óng ánh không có vết trên vỏ. Đại mạch tốt phải có mùi thơm của rạ tươi, khi cắn hạt thóc thấy có mùi tinh bột và hơi ngọt. - Sinh lý: hạt đại mạch dùng trong sản xuất bia cần có: Dung trọng: là trọng lượng một lít hạt được tính bằng g/l Loại 1: có dung trọng
680g/l Loại 2: có dung trọng 650 - 680g/l Loại 3: có dung trọng 630 - 650g/l Trọng lượng tuyệt đối: là trọng lượng của 1000 hạt (không chọn), thường từ 35 – 45 gam Lực nảy mầm: là số hạt nảy mầm (tính ra %) sau ngày thứ ba của quá trình nảy mầm trong điều kiện thí nghiệm, thường từ 80 – 85% Khả năng này mầm: là số hạt nảy mầm (tính ra %) sau ngày thứ năm của quá trình nảy mầm trong điều kiện thí nghiệm, thường từ 90 – 95%. Yêu cầu về thành phần hóa học: Vỏ: không vượt quá 7 – 9% trọng lượng hạt. Hàm lượng ẩm: W= 10 – 15% Hàm lượng protit: 8 – 14% chất khô của hạt Hàm lượng gluxit (tinh bột): thường chiếm 55 – 62% trọng lượng hạt Trong quá trình tồn trữ, đặc biệt lưu ý đến điều kiện thông thoáng của kho, sự ổn định của độ ẩm và nhiệt độ trong kho. Thế liệu Nguyên liệu chưa nảy mầm. Trong sản xuất bia, việc dùng thế liệu thay cho malt tùy thuộc vào điều kiện chủ quan và khách quan. Yêu cầu kỹ thuật của thế liệu: - Thế liệu phải dồi dào nguồn gluxit (tinh bột). Các loại ngũ cốc thường được chọn làm thế liệu trong sản xuất bia. - Khi sử dụng thế liệu, chất lượng của thế liệu sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng bia (mùi, vị, màu sắc…). Vì vậy phải quan tâm đến thành phần hóa học của thế liệu. Nấm men (Yeast) Nấm men dùng trong sản xuất bia gồm 3 loại: Nấm men nổi (nhóm Saccharomyces cerevisiae) Nấm men chìm (nhóm Saccharomyces carlsbergensis) Lên men chìm (nhóm Saccharomyces uvarum). Houblon Houblon thuộc họ dây leo, sống lâu năm (30 – 40 năm), có chiều cao trung bình từ 10 – 15m, lá cây to bằng bàn tay. Hoa houblon có hoa đực và cái riêng biệt cho từng cây. Trong sản xuất bia chỉ sử dụng hoa cái chưa thụ phấn. Hoa houblon gồm những thành phần chính: cuống hoa, cánh hoa, phấn hoa. Các hợp chất đắng, tinh dầu phấn hoa đóng vai trò quan trọng trong sản xuất bia. Chất đắng tạo cho bia có vị đắng đặc trưng và dễ chịu, tham gia vào sự tạo thành bọt và giúp cho bia bảo quản được lâu. Còn tinh dầu hình thành hương thơm houblon trong bia. Các chất phụ gia Trong công nghệ sản xuất bia, ngoài những nguyên liệu không thể thiếu ở trên người ta còn phải dùng đến một số nguyên liệu hoặc các hóa chất phụ. Tùy theo yêu cầu kỹ thuật, công nghệ mà những dạng nguyên liệu phụ hoặc các hoá chất này được sử dụng với hàm lượng khác nhau. Tuy nhiên, để dễ quản lý ta gọi chung những dạng nguyên liệu này là phụ gia và chia làm hai nhóm chính: Nhóm phụ gia gián tiếp: Nhóm này gồm tất cả nguyên liệu và hóa chất được sử dụng trong quy trình công nghệ, song không được phép có trong thành phần của sản phẩm. Ví dụ: Các loại bột trơ lọc kizelgua, PVPP…, các hóa chất dùng để vệ sinh thiết bị, phân xưởng sản xuất như H2SO4, NaOH, KMnO4, glycol hoặc etanol dùng như là tác nhân lạnh… Nhóm phụ gia trực tiếp: gồm tất cả những nguyên liệu và hóa chất được phép có mặt trong thành phần của sản phẩm với sự kiểm soát chặt chẽ hàm lượng cho phép. Ví dụ: Nhóm hóa chất xử lý độ cứng, điều chỉnh độ kiềm của nước công nghệ (nước nấu bia) như HCl, Na2SO4, KOH, CaCl2…Nhóm các hóa chất đưa vào để ngăn chặn quá trình oxy hóa những thành phần trong bia như acid ascoocbic, H2O2, K2S2O5... Quy trình công nghệ sản xuất bia và các nguồn thải 1.2.1. Quy trình công nghệ sản xuất bia Sài Gòn Sô ñoà khoái qui trình coâng ngheä leân men bia Saøi Goøn Thuyeát minh qui trình coâng ngheä Nöôùc nha naáu vôùi hoa houblon. Nöôùc nha sau khi ñöôïc ñun soâi vôùi hoa houblon ôû phaân xöôûng naáu thì seõ ñöôïc bôm chuyeån sang phaân xöôûng leân men ñeå baét ñaàu laéng caën. Laéng caën. Muïc ñích: Nhaèm loaïi boû caùc caën baõ to, chuû yeáu laø xaùc hoa houblon trong quaù trình ñun soâi. Phöông phaùp thöïc hieän Dòch nha töø phaân xöôûng naáu ñöôïc bôm qua chöùa trong baâc, hay coøn goïi laø thuøng laéng caën noùng ( 510 – 530 hl ). Thôøi gian bôm laø khoaûng 20 phuùt. Sau ñoù, ñeå yeân trong 30 phuùt ñeå laéng caën. Do caáu taïo ñöôøng kính ñaùy thuøng roäng gaáp 1,2 – 1,5 laàn so vôùi chieàu cao thuøng vaø ñöôïc laép ñaët nghieâng 10o veà phía thaùo lieäu neân caùc caën to seõ taäp trung ôû giöõa ñaùy thuøng nhôø löïc laéng xoaùy taâm. Giai ñoaïn naøy chuû yeáu loaïi caùc caën lôùn nhö baõ hoa houblon, protein keát tuûa lôùn chöù khoâng loaïi ñöôïc trieät ñeå caùc caën nhoû vaø caën lô löûng. III. Laøm laïnh: Muïc ñích Dòch nha sau khi ñaõ ñöôïc laéng caën thì nhieät ñoä vaãn coøn raát cao, khoaûng 97(C - 98(C neân chöa theå ñöa vaøo thuøng leân men chính ñöôïc. Khi ta laøm laïnh nöôùc nha, caùc loaïi caën lô löûng, protein ñoâng tuï seõ laéng xuoáng vaø oxy xuaát hieän daàn trong nöôùc taïo ñieàu kieän thuaän lôïi cho naám men phaùt trieån. Do ñoù luùc naøy ta phaûi ha nhieät ñoä dòch nha xuoáng nhieät ñoä caàn thieát ñeå leân men ( 8(C ). Tuy nhieân neáu ta laøm nguoäi baèng phöông phaùp töï nhieân nghóa laø ñeå dòch nha töï nguoäi thì phaûi maát moät thôøi gian raát daøi vaø vôùi noàng ñoä nha ñaäm ñaëc vaø khoái löôïng lôùn dòch nha nhö vaäy thì raát laâu giaûm nhieät ñoä. Maët khaùc nöôùc nha neáu ñeå laâu seõ bò chua. Do ñoù ta caàn phaûi duøng ñeán thieát bò giaûi nhieät ñeå haï nhanh nhieät ñoä dòch nha. Khi nhieät ñoä nöôùc nha ñöôïc haï thaáp daàn laø luùc xuaát hieän nhieàu cô hoäi cho caùc vi sinh vaät khaùc nhau phaùt trieån, ñaëc bieät nguy hieåm laø töø 50oC trôû xuoáng. Giai ñoaïn haï nhieät ñoä töø 50oC xuoáng 20oC, neáu khoâng ñöôïc thöïc hieän raát nhanh thì taïo ñieàu kieän raát thuaän lôïi cho söï phaùt trieån cuûa nhoùm vi sinh vaät coù haïi cho saûn xuaát bia nhö caàu khuaån sarxin, vi khuaån axetic, vi khuaån lactic vaø tröïc traøng E.Coli. Do vaäy, trong saûn xuaát nguyeân taéc cuûa quaù trình laøm laïnh laø : Laøm laïnh vôùi toác ñoä nhanh. Laøm laïnh trong ñieàu kieän kín. Phöông phaùp thöïc hieän. Nöôùc nha ñöôïc laéng caën theo ñöôøng oáng ñöôïc bôm vaøo van caáp lieäu cuûa maùy giaûi nhieät. Ñoàng thôøi taùc nhaân giaûi nhieät cuõng ñöôïc ñi vaøo. Nöôùc nha seõ khoâng haï ngay xuoáng nhieät ñoä leân men maø ñöôïc haï töø töø. Quaù trình naøy qua 4 giai ñoaïn: Giai ñoaïn 1: taùc nhaân giaûi nhieät laø nöôùc thöôøng (30(C – 32(C) nhieät ñoä nöôùc nha luùc vaøo thieát bò laø khoaûng 97(C seõ giaûm xuoáng 72(C. Nöôùc giaûi nhieät ra ôû giai ñoaïn naøy seõ xaû ra moät hoà chöùa. Nöôùc naøy seõ ñöôïc taän duïng ñeå naáu bia nhaèm tieát kieäm naêng löôïng vì luùc naøy nhieät ñoä nöôùc ra laø khoaûng 70(C. Giai ñoaïn 2: taùc nhaân giaûi nhieät cuõng laø nöôùc thöôøng, nhieät ñoä nöôùc nha seõ giaûm töø 72(C xuoáng khoaûng 60(C. Nöôùc giaûi nhieät ra giai ñoaïn naøy seõ ñöôïc hoài löu trôû laïi qua ñöôøng oáng daãn ôû phía treân taàng treân ñeå qua thaùp giaûi nhieät haï nhieät ñoä xuoáng nhieät ñoä thöôøng roài cho quay trôû laïi ñöôøng vaøo cuûa nöôùc vaøo ôû giai ñoaïn 2. Giai ñoaïn 3: taùc nhaân laïnh cuõng laø nöôùc thöôøng, nhieät ñoä nöôùc nha luùc naøy ôû 60(C seõ haï xuoáng 30(C. Nöôùc giaûi nhieät ra ôû giai ñoaïn naøy cuõng ñöôïc haï nhieät vaø hoaøn löu laïi ñeå giaûi nhieät tieáp nhö giai ñoaïn 2. Giai ñoaïn 4: taùc nhaân giaûi nhieät ñöôïc duøng laø glycol do phaân xöôûng ñoäng löïc cung caáp. Nhieät ñoä taùc nhaân laïnh vaøo khoaûng -10(C. Dòch nha sau khi ñöôïc hôi glycol giaûi nhieät seõ haï xuoáng coøn 8(C. Glycol khi duøng xong cuõng ñöôïc hoài löu veà phaân xöôûng ñoäng löïc. Thôøi gian giaûi nhieät moät meû laø 75 – 78 phuùt vôùi toác ñoä laø 405 – 406 hl/h. IV. Leân men chính. Hieän nay nhaø maùy söû duïng caû hai phöông thöùc leân men coå ñieån vaø leân men hieän ñaïi vôùi thieát bò Tank-outdoor. Muïc ñích. Nhaèm chuyeån hoùa toaøn boä löôïng ñöôøng trong dòch nha houblon hoùa thaønh etanol vaø khí CO2 döôùi taùc ñoäng cuûa naám men thoâng qua hoaït ñoäng soáng cuûa chuùng trong ñieàu kieän yeám khí. Gioáng naám men vaø phöông phaùp nhaân gioáng. Chuûng naám men ñöôïc nhaø maùy söû duïng ñeå leân men bia laø naám men Saccharomyces Carlsbergensis. ((( Phöông phaùp nhaân gioáng : Vieäc nhaân gioáng naám men cho saûn xuaát thöôøng traûi qua 2 quaù trình. Quaù trình ñaàu tieân ñöôïc thöïc hieän trong phoøng thí nghieäm vi sinh. Ta duøng que caáy thoâng thöôøng caáy gioáng töø oáng thaïch nghieâng vaøo moâi tröôøng dòch theå voâ truøng, nuoâi ôû ñieàu kieän phoøng thí nghieäm. Sau khi gioáng ñaït caùc chæ tieâu yeâu caàu veà tæ leä teá baøo cheát thì chuyeån sang moâi tröôøng dòch theå voâ truøng khaùc cho ñeán khi ñaït ñöôïc 2 lít gioáng. Luùc naøy ta seõ chuyeån sang quaù trình nhaân gioáng vôùi quy moâ saûn xuaát ôû phoøng men. Töø 2l men gioáng ban ñaàu ta seõ cho vaøo thuøng leân men nhoû coù chöùa saün 100 l nöôùc nha ñaõ ñöôïc haï xuoáng t0 = 18 - 200C, ta giöõ nhieät ñoä naøy trong thôøi gian 48h ñeå naám men sinh khoái, sau ñoù ta seõ chuyeån 100 l dòch naám men ñoù sang thuøng leân men lôùn hôn ñeå nhaân gioáng ñeán 500 l, luùc naøy ta cuõng duy trì nhieät ñoä dòch naám men ôû 18 - 200C suoát 48h. Khi dòch naám men sinh khoái ñaït ñöôïc noàng ñoä laø 80 – 100 trieäu teá baøo/ml thì keát thuùc giai ñoaïn nhaân gioáng caáp 2 ñeå chuaån bò ñöa qua thuøng leân men chính. Dung dòch nöôùc nha tröôùc khi ñöôïc caáy men caáy men ñeàu phaûi ñöôïc thanh truøng traùnh nhieãm vi sinh vaät. Dòch nha ñöôïc thanh truøng nhôø hôi noùng ñi giöõa hai lôùp voû cuûa thuøng nhaân gioáng. Ta gia nhieät ñeán khi dòch nha soâi thì thoâi. Keá ñoù nhôø taùc nhaân laïnh ñeå haï xuoáng nhieät ñoä caàn thieát. Taùc nhaân haï nhieät ñoä cuûa dòch nha sau khi thanh truøng laø duøng glycol. Glycol cuõng ñöïôc ñi giöõa lôùp voû aùo cuûa thuøng leân men. Nhieät ñoä glycol töông öùng laø -100C . Hôi noùng vaø glycol ñeàu do phaân xöôûng ñoäng löïc cung caáp. Hôi noùng sau khi gia nhieät seõ ñöïôc xaû boû coøn ñoái vôùi glycol thì sau khi giaûi nhieät seõ ñöôïc thu laïi vaø hoài löu trôû veà phaân xöôûng ñoäng löïc. Trong suoát quaù trình nhaân gioáng ta phaûi thöôøng xuyeân suïc khí O2 vaøo ñeå taïo ñieàu kieän hieáu khí cho naám men sinh khoái. Khí O2 ñöôïc suïc vaøo phaûi hoaøn toaøn voâ truøng. Do ñoù O2 ñi töø phaân xöôûng ñoäng löïc seõ ñöôïc qua boä phaän loïc khöû truøng nhöng tröôùc khi vaøo thuøng nhaân gioáng phaûi loäi qua moät oáng thuoác tím KMnO4 ñeå khöû truøng moät laàn roài môùi ñi vaøo thuøng nhaân gioáng. Khi ta chuyeån men gioáng töø thuøng nhoû sang thuøng lôùn hay töø thuøng lôùn qua ñöôøng oáng ñeán boàn leân men chính thì ta duøng aùp löïc khí O2 ñeå ñaåy ñi laø chuû yeáu, ngoaøi ra cuõng coù duøng bôm ñeå hoã trôï moät phaàn. Hôi noùng töø xöôûng ñoäng löïc cung caáp cho phoøng men coù aùp suaát laø vaøo khoaûng 3 – 4 bar, nhöng taïi phoøng men ta seõ ñieàu chænh sao cho aùp suaát coøn khoaûng 1 bar ñeå traùnh noå. Ngoaøi naám men ñöïôc nhaân gioáng töø phoøng thí nghieäm, nhaø maùy coøn thu hoài vaø taùi söû duïng naám men sau khi ñaõ leân men chính. Naám men sau khi ñöôïc nhaân gioáng ôû thuøng lôùn 500 l thì seõ ñöôïc laáy maãu ñeå ñöa ñeán phoøng vi sinh kieåm tra caùc chæ tieâu vi sinh. Neáu bò nhieãm thì phaûi boû toaøn boä meû men ñoù vaø thöïc hieän laïi vieäc nhaân gioáng töø ñaàu. Phöông phaùp thöïc hieän leân men chính * Leân men coå ñieån: nhaø maùy söû duïng phöông phaùp leân men giaùn ñoaïn, leân men chìm trong thieát bò kín. Dòch nha laéng trong laøm laïnh 80C ñöôïc bôm theo ñöôøng oáng daãn vaøo thuøng leân men chính. Ñoàng thôøi dòch naám men töø thuøng nhaân gioáng caáp 2 cuõng seõ ñöôïc theo moät ñöôøng oáng khaùc ñi vaøo thuøng leân men. Ñöôøng oáng dòch nha vaø ñöôøng oáng dòch men seõ gaëp nhau taïi moät nôi, noù seõ hoøa vaøo nhau vaø cuøng ñi ñeán thuøng leân men chính. Coù nhieàu caùch caáy naám men vaøo dòch nha, nhöng caùch toát nhaát laø caáy vaøo ngay khi nöôùc nha ñang treân ñöôøng chuyeån ñeán thuøng leân men chính, ta bôm dòch naám men theo ñöôøng oáng ñeå cho gioáng cuøng chaûy vôùi nöôùc nha veà thuøng leân men. Ta caáy gioáng theo phöông phaùp naøy seõ laøm cho teá baøo naám men phaân boá ñeàu vaøo toaøn boä khoái nöôùc nha ban ñaàu, taïo ñieàu kieän cho chuùng sinh tröôûng vaø phaùt trieån toát hôn. Ñoàng thôøi ta phaûi baõo hoøa theâm O2 trong thôøi gian ñaàu cuûa quaù trình leân men chính. Vieäc baõo hoøa O2 ñöôïc thöïc hieän ñoàng thôøi vôùi vieäc bôm dòch nha houblon hoùa ñaõ laøm laïnh vaø dòch naám men. Khí O2 ñöïôc phaân xöôûng ñoäng löïc cung caáp seõ ñöôïc qua heä thoáng loïc baèng boâng tröôùc ñeå loaïi taïp chaát buïi bò cuoán theo doøng khí sau ñoù seõ qua ñeøn cöïc tím ñeå khöû truøng laàn nöõa. Haøm löôïng O2 naïp vaøo laø khoaûng 6g/ l dòch nha. Khi dòch nha vaø dòch men ñaõ ñöôïc bôm vaøo thuøng ñaït yeâu caàu veà theå tích (tuøy thuøng theå tích coù theå khaùc nhau: 325 hl, 350hl) thì ta baét ñaàu duy trì nhieät ñoä trong thuøng leân men laø khoaûng 80C trong suoát quaù trình leân men. Do trong quaù trình leân men, naám men söû duïng ñöôøng ñeå taïo ra röôïu vaø CO2 , ñoàng thôøi seõ toûa ra löôïng nhieät lôùn. Theo öôùc tính cöù 1 kg ñöôøng thì dòch leân men toûa ra moät löôïng nhieät laø 628 kcal. Ñieàu naøy khieán ta phaûi chuù yù ñeán vieäc theo doõi vaø duy trì nhieät ñoä trong thuøng leân men. Neáu khoâng ñöôïc caáp laïnh thöôøng xuyeân vaø kòp thôøi, nhieät ñoä cuûa thuøng leân men seõ taêng cao vaø phoøng leân men chính coù theå trôû thaønh moät phoøng aám. Vì vaäy, trong caùc thuøng leân men seõ coù caùc ñöôøng oáng laøm laïnh kieåu ruoät gaø hoaëc ñöôøng oáng chaïy xung quanh, ôû beân trong ñöôøng oáng naøy laø taùc nhaân laïnh ñeå duy trì nhieät ñoä thuøng leân men chính ôû nhieät ñoä caàn thieát. Taùc nhaân laïnh ta söû duïng laøm laïnh cuïc boä laø glycol. Glycol ñöôïc ñi trong 2 ñöôøng oáng trong thuøng leân men. Glycol ñi vaøo laøm laïnh vaø sau khi ñi ra seõ ñöôïc thu hoài trôû veà phaân xöôûng ñoäng löïc. Trong thôøi gian leân men ta phaûi xaû khí bôùt khí CO2 ñeå traùnh taêng aùp suaát gaây noå. Khí CO2 xaû ra khoâng thoaùt ra ngoaøi khoâng khí maø seõ theo ñöôøng oáng quay veà phaân xöôûng ñoäng löïc ñeå thu hoài vaø söû duïng vaøo vieäc naïp chai, lon. Treân ñöôøng oáng thu hoài CO2, ta coùù laép ñaët moät lantert ñeå loaïi ñi caùc boït khí baùm theo khí CO2 ñi ra ngoaøi. Suoát giai ñoaïn leân men chính moãi ngaøy dòch leân men ñeàu ñöôïc laáy maãu kieåm tra ñoä Plato cuûa dòch leân men ñeå xaùc ñònh toác ñoä leân men, theo doõi hoaït ñoäng cuûa naám len men, qua ñoù ta seõ xaùc ñònh ñöôïc quaù trình leân men ñaõ ñeán giai ñoaïn naøo. Thôøi gian leân men chính thöôøng vaøo khoaûng 5-7 ngaøy, coù khi ñeán 8 ngaøy. Löôïng naám men tieáp vaøo thuøng leân men laø 20 trieäu teá baøo/ml dòch leân men. ((( Ñoái vôùi cheá ñoä nhieät ñoä môùi maø hieän nay nhaø maùy ñang aùp duïng laø giöõ nhieät ñoä trong suoát thôøi gian leân men chính oån ñònh ôû 8oC. Ñeán khi haøm löôïng ñöôøng trong dòch leân men chæ coøn khoaûng 3,2 oPt thì ta haï nhieät ñoä xuoáng 5oC, roài xuoáng 2oC. Luùc naøy thì cuõng laø thôøi ñieåm keát thuùc quaù trình leân men chính (haøm löôïng ñöôøng soùt < = 3 oPt). Khi haøm löôïng ñöôøng soùt trong dòch nha <=3,0% thì ñoù chính laø thôøi ñieåm keát thuùc quaù trình leân men chính. Cuoái quaù trình leân men chính ta seõ haï nhieät ñoä xuoáng 2oC, ñeå chuaån bò leân men phuï. Luùc naøy caùc teá baøo naám men seõ co laïi vaø laéng xuoáng ñaùy thuøng. Ta thaùo dòch bia non cho chaûy xuoáng caùc thuøng leân men phuï ñaët ôû taàng döôùi. Coøn naám men ôû döôùi ñaùy thuøng seõ ñöôïc bôm thu hoài veà ñeå taùi söû duïng. * Leân men hieän ñaïi : trong thieát bò thaân truï ñaùy coân ( Tank_outdoor ) Nöôùc nha sau khi ñaõ laøm laïnh seõ ñöôïc bôm vaøo tank_outdoor vôùi theå tích laø 1780 hl. Men gioáng sau khi ñöôïc nhaân gioáng hoaëc men gioáng taùi söû duïng ñaõ qua xöû lyù cuõng ñöôïc bôm vaøo ñoàng thôøi. Cuøng luùc ñoù khí O2 cuõng ñöôïc suïc vaøo ñeå cho naám men hoaït ñoäng toát hôn. Khí O2 naøy cuõng ñaõ ñöôïc voâ truøng. Khi nöôùc nha ñaõ ñöôïc bôm vaøo tank ñaït yeâu caàu veà theå tích thì ta baét ñaàu caøi nhieät ñoä cho tank. Trong tank coù 5 vuøng laïnh vôùi heä thoáng laøm laïnh cuïc boä cho töøng vuøng. Ñoái vôùi men ñaõ duøng nhieàu ñôøi thì nhieät ñoä caøi laø 8oC, coøn ñoái vôùi men môùi söû duïng ñôøi thöù 1 hay bia xuaát khaåu thì nhieät ñoä caøi ñaët laø 9oC. Tuy nhieân, nhaø maùy chæ thöôøng söû duïng 3 vuøng laïnh chính, coøn 2 vuøng laïnh phuï ôû phía treân thì ít khi duøng ñeán vì dòch leân men khoâng tôùi ñoù. Trong quaù trình leân men thì khí CO2 cuõng ñöôïc sinh ra. Ban ñaàu, khi men baét ñaàu daäy thì khí CO2 cuõng ñaõ xuaát hieän nhöng ta khoâng thu veà ngay maø cho thaûi ra ngoaøi trôøi do luùc ñoù khí CO2 coøn baån vì loâi theo nhieàu boït men. Ñeán ngaøy thöù 3 hay thöù 4 thì ta môùi baét ñaàu quaù trình thu hoài CO2. AÙp suaát caøi ñaët cho tank trong leân men chính laø 0.5 bar. Khi quaù trình leân men chính keát thuùc ( ngaøy thöù 5 hay thöù 6 ) thì ta baét ñaàu haï nhieät ñoä ôû ñaùy coân xuoáng 2oC ñeå naám men laéng xuoáng ñaùy coân vaø tieán haønh xaû boû lôùp men cheát maøu vaøng naâu ôû döôùi cuøng. Sau ñoù ta môùi bôm thu hoài lôùp naám men khoûe maøu traéng veà ñeå taùi söû duïng. Khi tieán haønh thu hoài men thì ñoàng thôøi khí CO2 cuõng ñöôïc bôm vaøo ñeå hoã trôï vôùi bôm ñaåy men ñi, do men thu ñöôïc ôû tank_outdoor coù ñoä ñaäm ñaëc raát cao so vôùi men thu ñöôïc töø thuøng leân men chính coå ñieån. Ñeán ngaøy hoâm sau, ta tieáp tuïc xaû boû lôùp naám men coøn soùt laïi ôû phía treân cuøng. Ñaây laø lôùp men yeáu vaø coù caû protein keát laéng theo. Keá ñoù, ta môùi tieán haønh bôm bia non veà thuøng leân men phuï ñeå tieáp tuïc quaù trình leân men phuï vaø taøng tröõ bia. V. Leân men phuï. Muïc ñích. Ñaây laø giai ñoaïn raát quan troïng vì trong giai ñoaïn naøy seõ dieãn ra söï laéng trong nhôø haï nhieät ñoä töø quaù trình leân men chính sang leân men phuï. ÔÛ nhieät ñoä cao cuûa quaù trình leân men phuï, caùc haït nhoû khoâng hoøa tan toàn taïi lôûn vôûn, ñeán khi gaëp nhieät ñoä thaáp ôû phoøng leân men phuï chuùng daàn daàn laéng xuoáng ñaùy thieát bò. Maët khaùc, ôû nhieät ñoä thaáp, quaù trình ñoâng tuï nhöïa houblon, ñoâng tuï caùc hôïp chaát tanin – protein cuõng dieãn ra. Teá baøo naám men chòu aûnh höôûng cuûa nhieät ñoä thaáp, cuûa aùp suaát vaø noàng ñoä CO2 cao neân cuõng laéng xuoáng, haáp phuï leân beà maët teá baøo caùc chaát huyeàn phuø khaùc nhau roài keùo xuoáng ñaùy, tieáp tuïc quaù trình leân men moät caùch töø töø. Nhôø caùc hieän töôïng treân neân bia trong daàn. Tuy ôû giai ñoaïn leân men phuï, bia khoâng trong hoaøn toaøn nhöng nhôø ñoù khaâu loïc bia seõ trôû neân deã daøng hôn. Quaù trình leân men phuï naøy ñöôïc thöïc hieän khi haøm löôïng ñöôøng maltose vaø caùc loaïi ñöôøng ñôn khaùc haàu nhö ñaõ ñöôïc chuyeån hoùa heát thaønh röôïu, coøn haøm löôïng ñöôøng coù khaû naêng leân men (chuû yeáu laø maltotrioza) vaøo khoaûng 1 - 1,2%. Trong thôøi gian leân men phuï, naám men coøn laïi trong bia non (luùc naøy dòch leân men ñaõ chuyeån heát thaønh röôïu thì seõ ñöôïc goïi laø bia non) tieáp tuïc leân men löôïng ñöôøng coøn laïi naøy ñeå taïo ra CO2 vaø caùc saûn phaåm khaùc. Ñoàng thôøi luùc naøy haøm löôïng ñiaxetyl taïo thaønh ôû giai ñoaïn leân men chính ñöôïc naám men khöû vaø chuyeån thaønh axetoin, caùc axit höõu cô taùc duïng vôùi röôïu ñeå taïo thaønh este. Vaäy muïc ñích cuûa quaù trình leân men phuï vaø taøng tröõ bia laø quaù trình thu ñöôïc moät loaïi nöôùc uoáng baõo hoøa CO2, coù höông thôm vaø vò deã chòu nhôø nhöõng quaù trình hoùa hoïc vaø hoùa lyù phöùc taïp xaûy ra ôû ñieàu kieän nhieät ñoä thaáp. Do ñoù cuõng ñaõ oån ñònh ñöôïc thaønh phaàn vaø tính chaát caûm quan cuûa saûn phaåm. Phöông phaùp thöïc hieän. Bia non ñöôïc cho chaûy theá naêng xuoáng boàn leân men phuï. Taïi phoøng leân men phuï ta seõ duy trì nhieät ñoä cuûa dòch bia non trong thôøi gian leân men phuï laø khoaûng 0 – 2oC. Ta duy trì ôû nhieät ñoä 0 - 2oC khoâng baèng taùc nhaân laïnh nhö ôû bia trong quaù trình leân men chính maø baèng caùch taùc ñoäng cuûa nhieät ñoä phoøng. Do ñoù nhieät ñoä cuûa phoøng leân men phuï cuõng raát thaáp, khoaûng 0 -20C. Thôøi gian leân men phuï coù theå keùo daøi töø 12 – 40 ngaøy. Sau khi leân men phuï, bia seõ ñöôïc laáy maãu ñem ñeán phoøng kyõ thuaät coâng ngheä kieåm tra caùc chæ tieâu veà vi sinh, chæ tieâu veà hoùa lyù ñeå quyeát ñònh xem ñaõ loïc ñöôïc chöa. Caùc chæ tieâu hoùa lyù caàn ñöôïc kieåm tra nhö sau : Ñoä balling: ñoái vôùi moãi loaïi bia khaùc nhau thì yeâu caàu seõ khaùc nhau vaø seõ ñöôïc ño baèng maùy. Ñoä trong: thöïc hieän baèng maùy. Ñoä maøu: thöïc hieän baèng maùy. pH: pH yeâu caàu laø 4,1 – 4,3. ( Tröôùc khi kieåm tra caùc chæ tieâu treân ta phaûi loïc bia ñeå loaïi ñi khí CO2 roài môùi tieán haønh kieåm tra. Khi maãu bia leân men phuï ñöôïc kieåm tra caùc chæ tieâu treân ñaït yeâu caàu thì seõ ñöôïc bôm sang phoøng loïc ñeå chuaån bò loïc bia. ( Neáu pH cuûa maãu bia naøo cao hôn yeâu caàu thì seõ ñöôïc pha vôùi thuøng bia coù maãu kieåm tra pH thaáp ñeå thu ñöôïc bia coù pH ñaït yeâu caàu. Ngöôïc laïi thuøng bia coù maãu pH thaáp thì seõ ñöôïc pha vôùi thuøng bia coù maãu pH cao. ( Ñoä trong, ñoä maøu, doä ñuïc hay ñoä balling khoâng ñaït yeâu caàu thì tuøy tröôøng hôïp seõ coù caùch giaûi quyeát cho phuø hôïp. Ví duï neáu ñoä ñuïc coøn cao so vôùi yeâu caàu thì thôøi gian leân men phuï chöa ñuû, caàn phaûi tieáp tuïc tieán haønh taøng tröõ bia tieáp cho ñeán luùc ñaït yeâu caàu thì thoâi. VI. Pha bia Muïc ñích. Bia sau khi len men phuï vaø taøng tröõ seõ raát ñaäm ñaëc, vì theá ta phaûi pha loaõng ñeán noàng ñoä mong muoán nhaèm ñaït höông vò deã chòu ñoàng thôøi taêng hieäu quaû kinh teá. Phöông phaùp thöïc hieän : Bia sau khi leân men phuï, seõ ñöôïc kieåm tra caùc chæ tieâu hoùa lyù, neáu ñaõ ñuû ñieàu kieän thì seõ ñöôïc bôm theo ñöôøng oáng sang maùy pha bia. Cuøng luùc ñoù nöôùc cuõng seõ ñöôïc bôm vaøo theo moät ñöôøng oáng khaùc ñeå hoøa laãn vôùi bia leân men phuï. Sau khi pha loaõng thì luùc naøy bia coù noàng ñoä loaõng hôn vaø tuøy theo moãi loaïi bia. Tæ leä nöôùc vaø bia hoøa troän vôùi nhau seõ do maùy töï ñoäng ñieàu chænh theo yeâu caàu maø ta ñaõ caøi ñaët cho maùy (tuøy moãi loaïi bia maø noàng ñoä pha seõ khaùc nhau). Nöôùc pha vôùi bia phaûi ñöôïc qua khaâu xöû lyù tröôùc roài môùi ñöôïc bôm ñeán maùy pha. Ñaàu tieân nöôùc seõ ñöôïc gia nhieät leân ñeán 72oC ñeå deã daøng khöû khí oxy. Sau ñoù nöôùc seõ vaøo thaùp ñuoåi khí töø treân xuoáng vaø khí CO2 ñöôïc suïc töø döôùi leân ñeå ñuoåi oxy. Nöôùc sau khi ra töø thaùp ñuoåi khí ñaõ giaûm nhieät ñoä moät phaàn, nhieät ñoä nöôùc luùc naøy laø khoaûng 60 – 62oC vaø sau ñoù ñöôïc laøm laïnh nhanh xuoáng khoaûng 4oC trong thieái bò laøm laïnh baèng glycol. Ñoàng thôøi, khí CO2 cuõng ñöôïc suïc vaøo vôùi muïc ñích loaïi heát löôïng khí oxy coøn soùt laïi trong nöôùc traùnh hieän töôïng oxy hoùa bia. Nöôùc tröôùc khi ñöôïc gia nhieät leân 72oC thì ñoùng vai troø laøm taùc nhaân giaûi nhieät cho nöôùc sau khi ñaõ ñöôïc ñuoåi khí (ôû giai ñoaïn tröôùc khi laøm laïnh baèng glycol) nhaèm tieát kieäm naêng löôïng. VII. Laøm laïnh. Muïc ñích. Maëc duø quaù trình loïc bia ñöôïc thöïc hieän trong thieát bò hoaøn toaøn kín, nhöng cuõng khoù traùnh khoûi hieän töôïng toån thaát khí CO2 trong khi loïc. Do ñoù tröôùc khi loïc bia, ta phaûi qua giai ñoaïn laøm laïnh ñeå ñöa bia xuoáng nhieät ñoä laø 0 - 2oC ñeå giaûm möùc ñoä thaát thoaùt CO2 ñeán möùc toái thieåu. Maët khaùc giaûi phaùp naøy cuõng taïo cho bia ñieàu kieän gaây ñuïc ôû nhieät ñoä thaáp, coù nhö vaäy thì sau naøy hieän töôïng ñoù seõ khoâng bò laäp laïi trong quaù trình baûo quaûn. Phöông phaùp thöïc hieän. Bia sau khi ñaõ ñöôïc pha ñeán noàng ñoä yeâu caàu thì seõ ñöôïc bôm sang maùy laøm laïnh moät caáp ñeå haï xuoáng nhieät ñoä 0 – 2oC . Taùc nhaân giaûi nhieät ñöôïc duøng laø glycol coù nhieät ñoä khoaûng -10oC. Glycol sau khi giaûi nhieät seõ ñöôïc thu hoài trôû veà phaân xöôûng ñoäng löïc ñeå taùi söû duïng laïi. VIII. Loïc caáp 1 (loïc trong) Muïc ñích : Taùch khoûi bia nhöõng haït protein, caën hoa houblon nhoû, haït keo tuûa, teá baøo naám men keát laéng … Caùc caën naøy laø nguyeân nhaân gaây ñuïc bia. Phöông phaùp thöïc hieän : Bia vaøo loïc seõ ñöôïc bôm chuyeån töø maùy laøm laïnh sang thieát bò loïc oáng töø ñöôøng döôùi ñaùy thieát bò. Quaù trình loïc naøy seõ duøng boät trôï loïc diatomite. Do boät diatomite coù khaû naêng taïo beà maët lôùn neân khaû naêng haáp phuï maïnh, vì theá noù seõ giöõ laïi caùc chaát baån treân beà maët. Tröôùc heát, ta troän boät diatomite vaø nöôùc trong moät thuøng chöùa coù caùnh khuaáy ñeå taïo neân hoãn hôïp huyeàn phuø, roài bôm hoãn hôïp huyeàn phuø ñoù vaøo thieát bò loïc ôû ñöôøng bia ñuïc vaøo. Nöôùc troän boät laø nöôùc ñaõ qua xöû lyù khöû khí nhö nöôùc pha bia. Ngoaøi ra trong thôøi gian ñaép boät thì khí CO2 cuõng ñöôïc suïc lieân tuïc vaøo thuøng hoøa troän ñeå traùnh khiù oxy hoøa tan vaøo. Boät diatomite khi ñi vaøo thieát bò loïc seõ ñaép leân beà maët caùc oáng loïc moät lôùp aùo boät vaø ñaây cuõng chính laø lôùp aùo loïc. Lôùp aùo loïc naøy seõ giöõ laïi caùc chaát caën baån maø chæ cho bia trong thaåm thaáu vaøo beân trong oáng ñi ra ngoaøi. Bia sau khi ra khoûi thieát bò loïc oáng seõ ñaït ñoä trong mong muoán. Yeâu caàu veà ñoä trong tieâu chuaån laø phaûi < = 0.8 EBC (giaù trò naøy caøng nhoû thì bia caøng trong). Thoâng thöôøng ñoä trong sau khi loïc caáp 1 maø nhaø maùy ñaït ñöôïc laø khoaûng 0.2 – 0.3 EBC. Taïi ñaàu ra cuûa thieát bò loïc oáng coù gaén thieát bò theo doõi ñoä trong cuûa bia ra loïc ñeå kòp thôøi xöû lyù. Neáu ñoä trong ñaàu ra khoâng ñaït yeâu caàu thì ta phaûi cho hoài löu bia ñeå loïc laïi ñeán khi ñaït yeâu caàu traùnh tình traïng laøm ñuïc caû thuøng bia trong ñaõ loïc. Nguyeân nhaân ta phaûi Dosing trong suoát quaù trình loïc: trong thôøi gian ta loïc, lôùp teá baøo naám men ñöôïc giöõ laïi treân lôùp aùo loïc seõ taïo thaønh lôùp maøng nhôùt bao phuû phía ngoaøi beà maët loïc laøm ngaên caûn söï thaåm thaáu bia vaøo beân trong, taêng thôøi gian loïc. Do ñoù muïc ñích cuûa quaù trình Dosing laø taïo ra lôùp maøng xoáp giuùp cho bia thaåm thaáu toát hôn, bôm loïc khoâng taêng aùp suaát nhanh. Toác ñoä loïc laø 280 – 340 hl / h. AÙp suaát vaøo loïc laø 1.8 – 6 bar, coù khi leân ñeán 7 bar. AÙp suaát ra loïc laø 1.8 – 2.4 bar. Khi aùp suaát loïc taêng cao thì ta ngöøng Dosing vì luùc ñoù maùy coù theå bò ngheït, neáu ta Dosing tieáp seõ khoâng coù taùc duïng toát maø coøn hao boät, löôïng bia loïc ñöôïc laïi ít. AÙp suaát taêng coù theå do nhieàu nguyeân nhaân, thöôøng laø do bia leân men chöa ñaït, coøn nhieàu teá baøo naám men chöa keát laéng laøm cho bia coù ñoä ñuïc raát cao, cuõng coù khi laø do coâng nhaân vaän haønh maùy ñoùng môû sai van. Boät trôï loïc sau moãi meû loïc seõ thaùo boû ra coáng, khoâng duøng laïi. IX. Loïc caáp 2 (loïc oån ñònh) Muïc ñích. Bia sau khi qua loïc caáp 1 maëc duø ñaõ ñaït ñöôïc ñoä trong caàn thieát nhöng thôøi gian baûo quaûn chæ keùo daøi ñöôïc khoaûng 1 thaùng do trong bia coøn soùt laïi caùc phaân töû polyphenol maø boät diatomite khoâng giöõ laïi ñöôïc, caùc teá baøo naám men loït qua, caùc haït hoøa tan daïng keo. Caùc thaønh phaàn naøy seõ toàn taïi vaø tieáp tuïc xaûy ra caùc bieán ñoåi trong bia thaønh phaåm laøm giaûm ñi ñoä beàn hoùa lyù, ñoä beàn sinh hoïc cuûa bia. Do vaäy, loïc caáp 2 laø ñeå loaïi ñi caùc taïp chaát naøy, keùo daøi thôøi gian baûo quaûn bia töø 6 thaùng ñeán 1 naêm. Bia ñöôïc xöû lyù baèng polyamite thöôøng coù ñoä beàn cao ñoái vôùi caùc hieän töôïng vaån ñuïc khi ñöa xuoáng nhieät ñoä thaáp luùc tieâu thuï. Phöông phaùp thöïc hieän : Bia ñi ra töø thieát bò loïc oáng seõ ñöôïc bôm daãn ñeán thieát bò loïc ñóa. Ñoái vôùi caáp loïc naøy ta söû dung boät trôï loïc PVPP (polyvinylpyrolblidone). Ñaây laø loaïi boät thuoäc hoï polyamite. Noù coù tính chaát ñaëc bieät laø haáp phuï moät caùch coù choïn loïc caùc polyphenol, tanin, caùc chaát mang ñaëc tính phenol, caùc protein cao phaân töû, töùc laø caùc chaát coù tính keát tuûa ôû ñieàu kieän laïnh. Ñaàu tieân boät nhöïa cuõng ñöôïc cho vaøo thuøng hoøa troän vôùi nöôùc cho ñeàu roài môùi bôm vaøo thieái bò loïc. Haøm löôïng boät PVPP ñöa vaøo laø 20g/hl ñoái vôùi bia noäi tieâu, vaø 25 g/hl ñoái vôùi bia xuaát khaåu. Toác ñoä loïc laø 280 – 380 hl/h. AÙp suaát vaøo loïc laø 2 – 2.4 bar. AÙp suaát ra loïc laø 1.8 – 2.2 bar. Boät PVPP raát ñaét tieàn, ta seõ thu hoài taùi sinh ñeå söû duïng laïi. Sau moãi meû loïc thì löôïng boät thaát thoaùt khoaûng 1 % do quaù trình taåy röûa hoaëc cuõng coù theå do boät theo bia trong ñi ra ngoaøi. Vì theá, khi baét ñaàu meû loïc môùi thì ta phaûi kieåm tra vaø boå sung löôïng boät cho ñuû yeâu caàu loïc cho meû sau. Caùch kieåm tra vaø boå sung boät nhö sau : Boät sau khi ñaõ taåy röûa seõ cho hoài löu veà thuøng hoøa troän. Ta chieát ra moät löôïng huyeàn phuø boät – nöôùc vaøo moät oáng ñong coù khaéc vaïch theå tích. Ñeå yeân oáng ñong ñoùù moät thôøi gian ñeå boät nhöïa laéng xuoáng ñaùy. Ta coù ñöôïc löôïng boät coù trong moät theå tích ñaõ bieát tröôùc. Töø ñoù, coù theå suy ra löôïng boät caàn boå sung laø bao nhieâu. Boät nhöïa ñuû khi haøm löôïng boät phaûi ñaït 550 ML trong 1000 ML maãu. X. Loïc chæ. Muïc ñích. Nhaèm loaïi boû caùc boät loïc ra khoûi maùy loïc ñóa neáu coù. Phöông phaùp thöïc hieän : Bia sau khi ñi ra töø maùy loïc ñóa seõ ñöôïc bôm ñeán maùy loïc chæ. Nhôø caáu taïo cuûa lôùp chæ quaán quanh oáng loïc, caùc haït boät loïc coøn soùt seõ ñöôïc loaïi boû, bia trong seõ thaåm thaáu vaøo trong oáng vaø ñi ra ngoaøi. Quaù trình loïc naøy chæ ñôn thuaàn laø loïc cô hoïc, khoâng söû duïng boät trôï loïc. XI. Baõo hoøa CO2 . Muïc ñích : Khí CO2 coù trong bia laø do quaù qrình leân men röôïu. Tuy löôïng CO2 vaãn coù trong bia, nhöng trong thöïc teá saûn xuaát, bia sau quaù trình leân men ñeán khi chieát chai coøn phaûi qua nhieàu quaù trình xöû lyù khaùc, neân khoâng theå traùnh khoûi vieäc thaát thoaùt vaø giaûm haøm löôïng CO2 treân ñöôøng vaän chuyeån ñi. Nhaát laø sau quaù trình loïc bia, CO2 bò thaát thoaùt khaù nhieàu neân ta phaûi baõo hoøa CO2 ñeán noàng ñoä caàn thieát. Ngoaøi ra vieäc baõo hoøa ñaày ñuû CO2 coøn coù taùc duïng laøm taêng ñoä beàn cho bia trong thôøi gian baûo quaûn. Phöông phaùp thöïc hieän : Bia trong ñi ra töø maùy loïc chæ seõ ñöôïc bôm tôùi thieát bò PT2 ñeå baõo hoøa CO2. Ñoàng thôøi CO2 cuõng seõ ñöôïc daãn vaøo trong thieát bò ñeå hoøa vaøo bia. Bia ñaõ ñöôïc hoøa CO2 seõ ñöôïc chuyeån ñeán con heo baõo hoøa CO2. Ñaây chính laø thieát bò ñeå tính toaùn töï ñoäng haøm löôïng CO2 caàn thieát phaûi baõo hoøa maø ta ñaõ caøi ñaët cho maùy. Bia sau khi ra khoûi con heo baõo hoøa CO2 seõ ñaït haøm löôïng CO2 yeâu caàu laø 5.30g/l. Nhöng thoâng thöôøng noù dao ñoäng trong khoaûng 5.10g/l – 5.40 g/l. Bia sau khi baõo hoaø CO2 seõ ñöôïc daãn ñeán thuøng bia TBF (bia sau khi loïc) AÙp suaát thuøng chöùa bia TBF laø 1 – 1.2 bar. Thuøng bia TBF laø thuøng 2 voû ñeå giöõ laïnh cho bia töø 2 – 5oC trong thôøi gian chôø chieát. Bia TBF seõ ñöôïc nhaân vieân phoøng kyõ thuaät coâng ngheä laáy maãu kieåm tra caùc chæ tieâu hoùa lyù, chæ tieâu vi sinh. Caùc chæ tieâu hoùa lyù caàn kieåm tra : Ñoä balling : ñoái vôùi moãi loaïi bia khaùc nhau thì yeâu caàu seõ khoâng gioáng nhau vaø seõ ñöôïc ño baèng maùy. Ñoä trong : thöïc hieän baèng maùy. Ñoä maøu : thöïc hieän baèng maùy. Ñoä chua : ñoái vôùi bia noäi tieâu thì ñoä chua yeâu caàu laø 1,2 – 1,5. Tröôùc khi kieåm tra caùc chæ tieâu treân ta phaûi loïc bia ñeå loaïi ñi khí CO2 roài môùi tieán haønh kieåm tra. Khi ño ñoä chua ta cuõng phaûi ñun soâi maãu bia caàn ño trong 1 bình tam giaùc tröôùc ñeå loaïi trieät ñeå khí CO2 coøn laïi, sau ñoù laøm nguoäi roài môùi baét ñaàu ño. Neáu caùc chæ tieâu treân vaø chæ tieâu vi sinh ñeàu ñaït yeâu caàu töùc bia khoâng bò nhieãm vi khuaån gaây beänh thì môùi ñöôïc chuyeån xuoáng phaân xöôûng chieát roùt ñeå ñoùng chai, lon. Tröôøng hôïp khoâng ñaït yeâu caàu thì seõ coù bieän phaùp xöû lyù thích hôïp töông öùng vôùi noù. XII. Veä sinh thieát bò : Baâc ( thuøng laéng caën noùng), thuøng leân men chính, thuøng leân men phuï, vaø thuøng bia TBF. Sau moãi laàn giaûi nhieät heát moät baâc thì veä sinh baèng nöôùc thöôøng ñeå xaû boû caùc caën lôùn hoa houblon laéng ôû giöõa ñaùy thuøng. Moãi thöù hai ñaàu tuaàn thì taåy röûa laïi baèng NaOH 2 – 2.5 %. Ngoaøi ra, nhaân vieân phaûi vaøo trong thuøng ñeå coï röûa dòch nha baùm vaøo baâc. Ñoái vôùi caùc thuøng leân men thì cheá ñoä veä sinh cuõng töông töï nhö baâc. Thieát bò giaûi nhieät Giaûi nhieät xong moät meû seõ veä sinh maùy baèng dung dòch septacid 0.7% moät laàn. Thöù hai ñaàu tuaàn, nhaân vieân phoøng APV (phoøng tieáp nhaän nöôùc nha) seõ thaùo maùy ra ñeå veä sinh beà maët giaûi nhieät beân trong baèng dung dòch NaOH noàng ñoä 2.0 – 2.5% ñeå traùnh caën baùm treân beà maët caùc taám plage giaûi nhieät laøm giaûm khaû naêng giaûi nhieät cuûa chuùng. Ñoàng thôøi kieåm tra ron ôû ñaàu moãi oáng coù moøn hay khoâng, neáu moøn thì seõ thay môùi ñeå traùnh tình traïng xì ra hoaëc nöôùc giaûi nhieät bò laãn vaøo nöôùc nha. Ñöôøng oáng trong phaân xöôûng leân men Keát thuùc moät meû, ta tieán haønh veä sinh moät laàn : Ñaàu tieân ta cho dung dòch Septacid noàng ñoä 0.7% chaïy tuaàn hoaøn trong caùc ñöôøng oáng xuyeân suoát phaân xöôûng leân men trong thôøi gian laø 10 phuùt vôùi toác ñoä v = 15lit/ phuùt Cho nöôùc thöôøng chaïy tuaàn hoaøn thôøi gian laø 10 phuùt ñeå ñuoåi heát acid ra. Cuoái cuøng cho chaïy nöôùc noùng 95oC tuaàn hoaøn trong thôøi gian laø 15 phuùt ñeå thanh truøng laïi laàn cuoái. Thöù 2 ñaàu tuaàn ta seõ taåy röûa heä thoáng ñöôøng oáng baèng dung dòch NaOH noàng ñoä 2.0 –2.5 % moät laàn. Caùch thöïc hieän cuõng gioáng nhö treân nhöng ta thay dung dòch Septacid baèng dung dòch NaOH vaø cho chaïy tuaàn hoaøn trong thôøi gian laø 15 phuùt. Thieát bò loïc Sau moãi meû chieát thì ta chæ veä sinh baèng nöôùc thöôøng vaø hôi gioù ñeå ñuoåi heát boït bia. Sau 2 meû thì ta veä sinh thieát bò baèng dung dòch NaOH 2.0 – 2.5 %. 4.1 Maùy loïc oáng ( CIP FOS ) Ñaàu tieân ta ñuoåi heát boït bia baèng nöôùc thöôøng coäng vôùi söùc gioù trong thôøi gian laø 5 – 10 phuùt. Chaïy dung dòch NaOH 2.0 – 2.5 %. Thôøi gian ñeå gia nhieät NaOH töø nhieät ñoä thöôøng leân 60oC trong thôøi gian khoaûng 20 phuùt. Ta quaàng dung dòch NaOH ôû 60oC (chaïy khoâng taûi) thôøi gian laø 15 phuùt. Ñuoåi dung dòch NaOH baèng nöôùc noùng trong thôøi gian 60 – 90 phuùt cho ñeán khi thöû baèng giaáy quì thaáy khoâng ñoåi maøu. Chaïy dung dòch Septacid 0.1% ôû 85oC trong thôøi gian 60 phuùt . Quaàng acid ( chaïy khoâng taûi ) trong thôøi gian laø 15 phuùt. Ñuoåi acid baèng nöôùc noùng trong thôøi gian laø 30 phuùt. 4.2 Maùy loïc ñóa ( CIP FOM ) Ñaàu tieân ta cuõng ñuoåi heát boït bia trong thôøi gian laø 45 phuùt. Thôøi gian naøy daøi hôn maùy FOS vì boït bia giai ñoaïn naøy nhieàu hôn. Chaïy dung dòch NaOH 2.0 – 2.5 %. Thôøi gian ñeå gia nhieät NaOH töø nhieät ñoä thöôøng leân 60oC trong thôøi gian laø 20 phuùt. Ta quaàng dung dòch NaOH ôû 60oC (chaïy khoâng taûi) trong thôøi gian laø 15 phuùt. Ñuoåi dung dòch NaOH baèng nöôùc noùng trong thôøi gian laø 35 – 45 phuùt cho ñeán khi thöû baèng giaáy quì thaáy khoâng ñoåi maøu. Chaïy Septacid 0.1% ôû 85oC trong thôøi gian laø 20 - 25 phuùt . Quaàng acid ( chaïy khoâng taûi ) trong thôøi gian laø 15 phuùt. Ñuoåi acid baèng nöôùc noùng trong thôøi gian laø 25 phuùt. Tank_outdoor : Sau moãi laàn leân men moät meû thì nhaân vieân phoøng leân men laïi tieán haønh veä sinh 1 laàn. Ñaàu tieân, ta seõ cho nöôùc thöôøng ñi vaøo trong thôøi gian laø 25 phuùt. Keá ñeán, dung dòch NaOH 2.0 – 2.5 % ñi vaøo trong thôøi gian laø 45 phuùt. Dung dòch acid Trimeta noàng ñoä 8.8 – 9.2 MS/ m3 nöôùc seõ ñöôïc ñi vaøo trong thôøi gian laø 40 phuùt ñeå ñuoåi heát xuùt. Tieáp theo, ta seõ chaïy baèng dung dòch acid Desi noàng ñoä 28 – 32 MS/m3 nöôùc trong thôøi gian laø 30 phuùt. Sau ñoù, ta röûa laïi tank baèng nöôùc gieáng trong thôøi gian laø 5 phuùt. Cuoái cuøng, coâng nhaân seõ bôm nöôùc thaønh phoá vaøo trong tank khoaûng 5 phuùt ñeå röûa laïi laàn cuoái. Ngöôøi ta seõ laáy maãu nöôùc röûa cuoái cuøng naøy ñeå ñem kieåm tra vi sinh. Neáu maãu nöôùc coù vi sinh vaät laï hay vi sinh vaät gaây beänh thì quaù trình röûa chöa saïch caàn phaûi tieán haønh veä sinh laïi. 1.2. Nguồn gốc và thành phần nước thải trong quy trình sản xuất bia Nấu – đường hóa: Nước thải của các công đoạn này giàu các chất hydroccacbon, xenlulozơ, hemixenlulozơ, pentozơ trong vỏ trấu, các mảnh hạt và bột, các cục vón…cùng với xác hoa, một ít tanin, các chất đắng, chất màu. Công đoạn lên men chính và lên men phụ: Nước thải của công đoạn này rất giàu xác men – chủ yếu là protein, các chất khoáng, vitamin cùng với bia cặn. Giai đoạn thành phẩm: Lọc, bão hòa CO2, chiết bock, đóng chai, hấp chai. Nước thải ở đây chứa bột trợ lọc lẫn xác men, lẫn bia chảy tràn ra ngoài… Nước thải từ quy trình sản xuất bao gồm: - Nước lẫn bã malt và bột sau khi lấy dịch đường. Để bã trên sàn lưới, nước sẽ tách ra khỏi bã. - Nước rửa thiết bị lọc, nồi nấu, thùng nhân giống, lên men và các loại thiết bị khác. - Nước rửa chai và két chứa. - Nước rửa sàn, phòng lên men, phòng tàng trữ. - Nước thải từ nồi hơi - Nước vệ sinh sinh hoạt - Nước thải từ hệ thống làm lạnh có chứa hàm lượng clorit cao (tới 500 mg/l), cacbonat thấp. 1.3. Giới thiệu một số quy trình công nghệ xử lý nước thải sản xuất bia Hiện nay nhiều mô hình xử lý nước thải sản xuất bia đã được nghiên cứu và đưa vào ứng dụng ở nhiều nơi trên thế giới cũng như trong nước với nhiều loại và quy mô khác nhau. Nhóm xin đưa ra một số phương án. 1.4. Quy trình công nghệ xử lý nước thải Nhà máy bia Việt Nam 1.4.1. Giới thiệu sơ lược về Công ty liên doanh nhà máy Bia Việt Nam (VBL). Công ty liên doanh nhà máy Bia Việt Nam là công ty liên doanh giữa Tổng công ty Thương Mại Sài Gòn (SATRA) và tập đoàn Asia Pacific Breweries Ltd. (APBL), liên kết với Heineken N.V. (Hà Lan), chuyên sản xuất các loại bia Tiger, Heineken và Bivina tại Việt Nam. Được thành lập vào tháng 12/1991 với công suất thiết kế ban đầu là 50 triệu lít/năm, đến nay, công suất đã được nâng lên 150 triệu lít bia/năm, tổng số vốn đầu tư trên 100 triệu USD. Hiện Nhà máy đã có phân xưởng nấu bia hoàn toàn được vi tính hóa, dây chuyền chiết lon công suất 40.000 lon/giờ và một dây chuyền chiết chai có công suất chiết 50.000 chai 33cl./giờ hoặc 36.000 chai 64cl./giờ. Ngoài ra, Nhà máy còn có một dây chuyền chiết bia tươi (draft beer) công suất nhỏ hơn, nhưng tất cả các thiết bị đều được kiểm tra hiện đại. VBL đã vinh dự trở thành nhà máy bia đầu tiên tại Việt Nam được nhận chứng chỉ Hệ thống Quản lý chất lượng ISO 9002: 1994 và là nhà máy bia đầu tiên trên thế giới được công nhận đạt tiêu chuẩn Quản lý Chất lượng ISO 9001: 2000. Gần đây nhất, VBL đã vinh dự đón nhận chứng chỉ ISO 22000:2005 về An toàn thực phẩm và ISO 14001:2004 về quản lý môi trường. Những thương hiệu bia nổi tiếng đều được sản xuất tại đây như Heineken, Tiger, Bivina, Amber và mới đây là bia Coors Light, sản xuất theo công nghệ của Hoa Kỳ. Tất cả các thương hiệu trên đều được người tiêu dùng Việt Nam ưa chuộng. Không chỉ chú trọng đầu tư vào việc sản xuất sản phẩm, VBL luôn đặt công tác bảo vệ môi trường lên hàng đầu. VBL đã đầu tư trên 3 triệu USD cho hệ thống xử lý nước thải đạt tiêu chuẩn quốc tế đầu tiên tại Việt Nam, với công suất xử lý 1,5 triệu héctôlít nước mỗi năm, xử lý toàn bộ nước thải của nhà máy, từ nước thải công nghiệp đến nước thải sinh hoạt bằng các phương pháp xử lý yếm khí (anaerobic) và hiếu khí (aerobic). Trong quá trình xử lý, các loại chất thải rắn như mảnh thủy tinh, giấy, rác... được tách riêng để xử lý. Giấy và thủy tinh được tái chế nhằm giảm thiểu tối đa việc gây ô nhiễm môi trường. Ở cuối hệ thống xử lý nước thải, VBL đã xây dựng 01 hồ nuôi hàng ngàn con cá diêu hồng và cá chép để minh chứng cho sự hoàn hảo của chất lượng nước sau khi đã xử lý. 1.4.2. Quy trình công nghệ xử lý nước thải. Thành phần và tính chất nước thải VBL Thông số  Đơn vị  Đầu vào  Đầu ra   pH   4.5 ~ 11  6 ~ 9   COD  mg/l  1300 ~ 3000  < 100   BOD  mg/l  600 ~ 1400  < 50   TSS  mg/l  300  < 100   Nhiệt độ  0C  36 ~ 40  < 40   Nhóm sử dụng bảng số liệu này làm thành phần và tính chất nước thải mà nhóm xử lý. Hệ thống xử lý nước thải tại VBL được nhóm bổ sung và lựa chọn tính toán thiết kế cho đề tài này.
 Thuyết minh quy trình công nghệ Nước thải từ các khu được đưa vào đường cống khu đó. Tại đây, ở mỗi đường cống có 2 song chắn rác để loại bỏ rác, cặn kích thước lớn sau đó mới được dẫn về hệ thống cống chung của nhà máy. Nước thải trong đường cống chung chảy tiếp tục qua lưới chắn rác trước khi đưa vào hố thu. Sau đó được bơm lên hệ thống lọc đứng nhằm loại bỏ các tạp chất như hèm bia, vỏ trấu không được giữ lại ở lưới chắn rác. Nước qua lọc tự chảy vào bể điều hòa để điều hòa lưu lượng và nồng độ chất bẩn. Tiếp theo nước được bơm qua bể UASB, trên đường ống nước từ bể điều hòa qua UASB, Nước được trung hòa bởi hệ thống bơm định lượng H2SO4 và NaOH. Nước sau khi xử lý một phần tại UASB được thu gom bởi máng thu nước và tự chảy qua bể Aerotank có hệ thống sục khí. Nước qua xử lý ở Aerotank được bơm qua bể lắng 2 và nước sau xử lý tràn qua hệ thống máng răng cưa chảy vào bể tiếp xúc với Clo là tác nhân khử trùng và cuối cùng xả ra nguồn tiếp nhận Rác và cặn lấy ra khỏi lưới chắn rác và lọc đứng bằng phương pháp thủ công được đem đi chôn lấp. Bùn lấy ra ở bể lắng 2, một phần được tuần hoàn lại Aerotank, một phần được bơm vào bể nén bùn cùng với bùn sinh ra ở UASB. Bùn sau khi nén được đưa qua sân phơi bùn để tách nước trước khi đem đi chôn lấp. nước trong quá trình tách nước cho bùn ở bể nén bùn và sân phơi bùn được tuần hoàn lại bể điều hòa và tiếp tục xử lý. TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ 2.1. Lưới chắn rác. Nhiệm vụ. Lưới chắn rác có nhiệm vụ tách các vật thô như giẻ, rác, vỏ đồ hộp, các mẩu đá, gỗ và các vật khác trước khi đưa vào các công trình xử lý phía sau. Lưới chắn rác có thể đặt cố định hoặc di động, song chắn rác giúp tránh các hiện tượng tắc nghẽn đường ống, mương dẫn và gây tắt nghẽn bơm. Tính toán.
 Nước được chảy vào hố thu bằng 2 cống có đường kính D = 0,4m và khoàng cách của 2 cống là 0,6m. Như vậy chiều dài của lưới chắn rác L = 2*0,4 + 0,6 + 2*0.2 = 1,8m Với ld = 0,2m khoảng cách từ 2 cống đến 2 cạnh của lưới chắn rác Chọn chiều rộng của lưới CR là B=0,3m Chọn chiều cao lưới CR là H= 0,5m Vậy: LxBxH =1,8m x 0,3m x 0,5m Chọn mắc lưới có kích thước 10mm Hiệu quả khử SS ở lưới chắn rác là 10% Thông số SS qua LCR là 90%*300 =270mg/l 2.2. Hố thu nước thải. Nhiệm vụ. Là nơi chứa toàn bộ nước thải, giúp cho hệ thống hoạt động liên tục. Tính toán.
 Q = 2000m3/ngàyđêm. Chọn thời gian lưu tại hố là: t = 5 phút Thể tích của hố: V=Q.t=2000.5/(60.24)=6,95 m3 Chọn V=L.B.H=2.4m x 1.2m x 2.5m Chọn hbv=0.5m Chọn vận tốc nước trong ống là 1m Đường kính ống dẫn nước lên cột lọc đứng
Chọn đường kính ống D = 170mm Chọn 2 bơm và hai đường ống, 1 dự phòng và 1 làm việc Bơm phải bơm nước lên độ cao là 6m Tổn thất áp lực HP = 6 + 1.5=7,5m Công suất bơm là
Công suất thực là 1,2*2,1=2.5KW Chọn bơm 3,4HP 2.2. Lọc đứng Nhiệm vụ. Cột lọc đứng có nhiệm vụ giữ lại các cặn có kích thước nhỏ như hèm hay vỏ trấu...mà bể lắng 1 khó lắng được. Tính toán.
Ta sẽ bố trí 3 cột lọc, 2 cột làm việc và 1 cột dự phòng.
 Hiệu quả khử SS là 10% SS qua lọc là 90%*270=243mg/l 2.3. Bể cân bằng. Nhiệm vụ. Điều hòa lưu lượng và nồng độ. Tại đây có sử dụng hệ thống cánh khuấy nhằm: giảm pH, giảm COD và BOD, cân bằng nhiệt độ, lên men acid hữu cơ, chống đóng cặn ở đáy bể. Tính toán.
 Do không có số liệu về sự dao động của lưu lượng nước nên bể điều hòa được tính với thời gian lưu nước là 6h Thể tích bể: Vbể = Q*t = 83,33*6 = 500m3 Chọn chiều cao bể là 4,5m Diện tích mặt thoáng của bể là: F=Vbể/H=500/4,5=112m2Chọn kích thước bể là: LxB:14m x 8m Chọn chiều cao dự trữ là 0,5m Như vậy chiều cao xây dựng của bể là Hxd = 4,5 + 0,5 = 5m Hiệu quả khử SS ở bể điều hòa là 20% SS ra khỏi bể điều hòa là 80%*243=195mg/l Để trung hòa pH của nước thải ta sử dụng 1 bơm định lượng hoàn toàn tự động với bộ đo pH giúp xác định thời điểm bơm H2SO4 hay NaOH và liều lượng của chúng vào bể điều hòa. Bể chứa dung dịch H2SO4: Lưu lượng thiết kế: Q=83,33m3/h pHvào = 11 pHra = 6 K = 0,000005mol/l MH2SO4=98g/mol Nồng độ dung dịch 98% Trọng lượng riêng của dung dịch 1,84