Thiết bị lọc bia trong công nghệ sản xuất bia rất đa dạng tùy thuộc vào điều kiện và nhu cầu sử dụng của mỗi cơ sở sản xuất. Quy trình lọc bia hiệu quả giúp giảm lãng phí, tối ưu hóa thời gian sản xuất và tiết kiệm chi phí vận hành. Quá trình lọc bia sử dụng bộ lọc nến sẽ được mô tả chi tiết trong bài viết này.
MỤC LỤC
1. Tổng quan về quá trình lọc bia
Lọc bia để làm gì?
Bia là một trong những sản phẩm yêu cầu độ trong suốt cao và ổn định trong thời gian bảo quản. Quá trình lọc bia để loại bỏ cặn, nấm men dư thừa, vi khuẩn, và các thành phần không mong muốn khác ảnh hưởng đến chất lượng và tuổi thọ sản phẩm.
Một trong những yêu cầu cốt lõi của quá trình lọc bia là đảm bảo sản phẩm cuối cùng đạt tiêu chuẩn chất lượng cao, với độ đục thấp, không chứa các hạt lơ lửng hay vi sinh vật có hại. Lọc bia giúp tăng tuổi thọ của sản phẩm, đồng thời cải thiện cảm quan bia khi đến tay người tiêu dùng.
2. Phân loại thiết bị lọc bia trong CNSX bia
Trong thực tế, có nhiều loại thiết bị lọc bia tùy thuộc vào điều kiện và nhu cầu sử dụng của doanh nghiệp. Riêng với quy trình lọc bia sử dụng kieselguhr, căn cứ vào loại giá đỡ cố định, thiết bị lọc bia được chia thành 3 loại cơ bản:
Thiết bị lọc bia dạng tấm (Sheet Filters)
Thiết bị này sử dụng các tấm lọc được chế tạo từ giấy cellulose hoặc sợi tổng hợp, và có thể loại bỏ các hạt cặn có kích thước nhỏ. Bộ lọc dạng tấm được sử dụng linh hoạt trong nhiều lĩnh vực khác nhau, diện tích bộ lọc thông thường có thể lên tới 300m², tùy thuộc vào số lượng khung. Bộ lọc dạng tấm được sử dụng trên toàn thế giới từ những năm 1950, hiện đã được thay thế bằng các công nghệ mới.
Công nghệ lọc này không thích hợp cho quá trình tự động hóa, thời gian chờ giữa các mẻ lọc dài, lượng bia hao hụt lớn, tạo nhiều chất thải và yêu cầu nhiều nhân công. Do đó, lọc tấm được sử dụng rộng rãi trong sản xuất bia quy mô vừa và nhỏ.
Thiết bị lọc bia dạng rây
Bộ lọc dạng rây được làm bằng kim loại với một rây có lá/tấm kim loại đục lỗ. Kích thước lỗ rây dao động từ 40-120 μm. Bộ lọc được thiết kế để chịu áp suất lên đến 1Mpa, độ dày của bánh lọc khoảng 1,5-3cm, tương ứng với 500-1000g/m².
Bộ lọc có thể đặt nằm ngang – bộ lọc ngang hoặc thẳng đứng – bộ lọc dọc. Hiện nay, bộ lọc ngang kết hợp cùng với bộ lọc nến ngày càng được sử dụng rộng rãi.
Thiết bị lọc nến (Candle Filters)
Bộ lọc nến hiện là bộ lọc được sử dụng rộng rãi nhất trong các nhà máy sản xuất bia. Thiết bị lọc nến có cấu tạo gồm nhiều thanh lọc (nến lọc) hình trụ, được làm từ chất liệu xốp có khả năng loại bỏ các tạp chất siêu nhỏ. Hệ thống này phù hợp với các nhà máy sản xuất bia có công suất lớn, yêu cầu hiệu suất lọc cao và tối ưu hóa năng lượng.
Bộ lọc có thân hình trụ, đáy hình nón, được làm bằng thép không gỉ với thiết kế mặt cắt ngang hình thang, đảm bảo khả năng chống biến dạng cao. Bộ lọc nến thường được trang bị thêm bơm định lượng và đặt trên một khung kim loại cứng, có bánh xe để dễ dàng di chuyển. Những vị trí quan trọng (đầu vào, đầu ra) được lắp kính quan sát để kiểm tra trực quan tình trạng bia lọc.
Các nhà máy bia thường sử dụng kết cấu ống đục lỗ dài từ 1-2m, tương ứng với bề mặt lọc 0,13-1,3m². Không giống như bộ lọc tấm hay rây, bề mặt lọc của bộ lọc nến không đổi trong suốt quá trình vận hành.
Ưu điểm của bộ lọc nến:
- Thuận lợi trong quá trình thu hồi bia: Thiết bị lọc nến hoạt động dựa trên nguyên tắc các tạp chất sẽ bị giữ lại trên bề mặt của các thanh lọc, trong khi dung dịch bia chảy qua.
- Vệ sinh dễ dàng bộ lọc mà không cần tháo rời: Hệ thống có khả năng tự làm sạch bằng cách sử dụng dòng chảy ngược, giúp duy trì hiệu suất lọc lâu dài mà không cần thường xuyên thay thế các thanh lọc.
- Có nhiều nến lọc, cung cấp công suất lọc lớn
- Vận hành đơn giản, tự động hóa
- Hiệu suất dòng chảy lọc ổn định
- Chi phí tiêu hao vật liệu lọc thấp
- Sử dụng cho cả lọc sơ cấp và thứ cấp,…
3. Quy trình lọc bia Pre-coat Kieselguhr
Quy trình lọc bia Precoat bổ sung chất trợ lọc Kieselguhr sử dụng bộ lọc nến được mô tả chi tiết dưới đây.
Trước khi bắt đầu quá trình lọc bia, nhân viên vận hành sẽ tạo hai lớp “màng”: 1 lớp bột thô và 1 lớp bột mịn. Lớp phủ chất trợ lọc (bánh lọc) lắng trên bề mặt bộ lọc bằng cách trộn hỗn hợp chất trợ lọc cùng với nước hoặc bia (đã lọc). Sau một khoảng thời gian, hai lớp màng lắng hoàn toàn, có thể bắt đầu quá trình lọc bia.
Trong suốt quá trình lọc, chất trợ lọc được thêm liên tục vào dòng bia đang chảy, do đó bề mặt lọc liên tục được tái tạo. Theo cách này, quá trình lọc bia được kéo dài theo nhu cầu của nhà sản xuất, mang lại hiệu quả cao về mặt thương mại. Khi lọc nhiều loại bia trong cùng một quy trình, nên ưu tiên lọc từ bia có màu nhạt nhất đến màu đậm nhất, để tránh ảnh hưởng đến độ màu của bia sau lọc.
Trong quá trình lọc bia, bộ lọc có thể bị tắc nghẽn và gây ảnh hưởng nghiêm trọng cho toàn bộ quá trình. Nguyên nhân dẫn đến việc tắc nghẽn bộ lọc bia có thể xuất phát từ:
- Tế bào nấm men có kích thước lớn hơn kích thước lỗ trên bề mặt màng, được giữ lại trên màng. Vấn đề này có thể dễ dàng được loại bỏ bằng cách rửa ngược.
- Góc quay của các đại phân tử nhỏ hơn kích thước lỗ, nên chúng có thể xâm nhập vào màng, hấp phụ lên bề mặt màng tạo thành gel, làm giảm kích thước lỗ. Chúng chỉ có thể được loại bỏ bằng hóa chất.
- Các chất kết tụ protein-polyphenolic không thể đi qua lớp bánh lọc, hoặc được giữ lại bên trong lớp gel của các đại phân tử hấp phụ. Sự tắc nghẽn này có thể được loại bỏ bằng cách rửa ngược, trừ trường hợp chất kết tụ bị giữ trong lớp gel của các đại phân tử.
Tại nhiều nhà máy bia, sau quá trình lọc bia chính còn có thêm hoạt động lọc thứ cấp, nhằm mục đích tăng cường độ trong và thời gian sử dụng cho bia thành phẩm.
Để bia sau lọc đạt được chất lượng đúng theo mong muốn của khách hàng cũng như nhà sản xuất, một số chất ổn định, chất chống oxy hóa, chất điều chỉnh độ màu, mùi và điều vị,… cũng được bổ sung trong quá trình lọc bia.
4. Phương pháp ổn định chất lượng bia
Trong thực tế, một số chất ổn định thường được bổ sung quá trình lọc bia nhằm ổn định chất lượng bia thành phẩm, bao gồm: PVPP (polyvinylpolypyrrolidone); Silica gel; Axit tannic (hoặc gallotannin); Papain; Chất ổn định carageenan; Chất làm trong polysaccharides, polysilicate hoặc hỗn hợp của chúng; Hỗn hợp cellulose và PVPP; Môi trường agarose.
Đọc thêm bài viết liên quan: Qúa trình lọc bia và ổn định chất lượng bia.
5. Đánh giá chất lượng lọc bia
Trước quá trình lọc bia, trong quá trình lọc bia và sau khi hoàn tất, một số chỉ tiêu chất lượng cần được phân tích, kiểm tra và theo dõi bởi các nhân viên kiểm soát chất lượng. Việc kiểm soát nhằm nhằm kịp thời điều chỉnh các thông số lọc nếu quá trình lọc bia diễn ra không đạt yêu cầu của nhà sản xuất và đánh giá được hiệu suất, chất lượng của quá trình.
Một số chỉ tiêu đánh giá chất lượng quá trình lọc bia bao gồm:
- Độ hòa tan (°Plato)
- pH
- Độ cồn (%v/v)
- Độ chua (ml NaOH N/10)
- Độ màu (°EBC)
- Độ đắng (IBU)
- Độ trong (Neph)
- Hàm lượng CO₂ (g/l), hàm lượng O₂ (ppb),…
Tùy thuộc vào từng loại sản phẩm và nhu cầu của khách hàng đặt ra, giá trị mục tiêu và phần trăm sai lệch cho từng chỉ tiêu phân tích là khác nhau. Thông số kỹ thuật dưới và trên là biên độ mà nhân viên vận hành phải đảm bảo đạt được. Trong mọi trường hợp, bia không được đạt đến giá trị tuyệt đối trên hoặc dưới.
Một ví dụ về giá trị mục tiêu cho độ hòa tan và độ cồn theo tiêu chuẩn kiểm soát của một nhà máy sản xuất bia thực tế được trình bày trong hình dưới đây:
Nhìn vào bảng trên có thể thấy, độ hòa tan được cho phép sai lệch 2-3% và nồng độ cồn là 2-6%.
6. Kết luận
Quá trình lọc bia vẫn đang được nghiên cứu, điều chỉnh để đáp ứng các yêu cầu mới cũng như thích ứng với xu hướng phát triển hiện đại. Với sự phát triển của công nghệ, các hệ thống lọc tiên tiến không chỉ nâng cao chất lượng sản phẩm mà còn mang lại nhiều lợi ích về kinh tế và môi trường. Việc lựa chọn và sử dụng hệ thống lọc phù hợp đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng bia, tối ưu hóa quy trình sản xuất, và giảm thiểu chi phí vận hành.
7. Các câu hỏi thường gặp (FAQs)
Thiết bị lọc bia nào được sử dụng phổ biến nhất?
Hiện nay, trong các nhà máy sản xuất bia quy mô lớn, thiết bị lọc màng (Membrane Filters) và lọc nến (Candle Filters) là hai loại phổ biến nhất. Đây là những hệ thống có hiệu suất cao, khả năng lọc vượt trội, và đáp ứng được yêu cầu khắt khe về chất lượng trong sản xuất công nghiệp.
Các thách thức và giải pháp trong quá trình lọc bia?
Một số thách thức thường gặp trong quá trình lọc bia bao gồm sự tắc nghẽn màng lọc, suy giảm hiệu suất lọc do tích tụ cặn bã, và sự hình thành cặn protein. Các vấn đề này có thể gây ra sự gián đoạn trong quy trình sản xuất và làm giảm chất lượng sản phẩm cuối cùng.
Giải pháp:
– Sử dụng hệ thống tự làm sạch: Công nghệ này giúp giảm tình trạng tắc nghẽn màng lọc và duy trì hiệu suất ổn định.
– Kiểm tra và bảo trì định kỳ: Thường xuyên kiểm tra và bảo trì các thiết bị lọc để đảm bảo rằng chúng hoạt động đúng cách và không có sự cố xảy ra.
Xu hướng phát triển của công nghệ lọc bia?
Công nghệ lọc bia đang không ngừng phát triển, với xu hướng sử dụng các hệ thống tự động hóa và tối ưu hóa năng lượng. Các giải pháp như hệ thống lọc màng tiên tiến, lọc không cần hóa chất, và hệ thống lọc sinh học đang được áp dụng rộng rãi nhằm giảm thiểu tác động môi trường và tăng cường hiệu quả sản xuất.
Công nghệ 4.0 cũng đang được áp dụng trong quá trình lọc, với các hệ thống giám sát tự động và quản lý từ xa, giúp tối ưu hóa quy trình và giảm thiểu sự can thiệp của con người.
TỪ VỰNG TIẾNG ANH CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
- Candle kieselguhr filter: Bộ lọc nến kieselguhr
- Candle filters: Bộ lọc nến
- Beer filtration process: Quá trình lọc bia
- Beer Stabilization: Ổn định bia
- Brewing technology: Công nghệ sản xuất bia
- Beer filter performance: Hiệu suất lọc bia
- Vertical filter candles: Nến lọc dọc
- Diatomaceous earth (kieselguhr): Đất tảo cát
1. G. Freeman, 13 – Filtration and stabilisation of beer, Brew. New Technol. (2006) 275–292.
2. M. Slabý, K. Štěrba, J. Olšovská, Fitration of Beer – A Review Filtrace piva – review, (2018).
3. N. Shala, I. Hoxha, G. Xhabiri, Influence of Filtration in the Final Product Stability and Quality Clarity Beer, (2017).
4. Candle kieselguhr filter. Czech Brewery System: https://eshop.czechminibreweries.com/.
Tham khảo bài viết vui lòng ghi rõ nguồn: https://foscitech.vn/thiet-bi-loc-bia-va-quy-trinh-van-hanh-cnsx-bia/
