Bước đầu thử nghiệm xử lý nước thải nhà máy bia Quy Nhơn ở quy mô phòng thí nghiệm bằng một số chế phẩm vi sinh trên thị trường hiện nay

Bia là một loại nước giải khát có từ lâu đời 7000 năm trước công nguyên, là loại nước uống mát, bổ có độ cồn thấp, độ mịn xốp, có hương vị đặc trưng của hoa houblon và các sản phẩm trong quá trình lên men tạo ra. Đặc biệt CO2 bão hòa trong bia có tác dụng làm giảm nhanh cơn khát của người uống, nhờ ưu điểm này mà bia được sử dụng rộng rãi ở hầu hết khắp các nước trên thế giới và sản lượng ngày càng tăng. Những năm gần đây, nhiều doanh nghiệp trong nước đã không ngừng đầu tư mở rộng công suất. Năm 2003 công suất bia cả nước đạt 1,29 tỷ lít, đến năm 2004 con số này vượt lên mức 1,37 tỷ lít. Dự kiến, năm nay sản lượng bia cả nước đạt khoảng 1,5 tỷ lít và đạt công suất quy hoạch dự kiến vào năm 2010. Theo hiệp hội Bia, Rượu và giải khát Việt Nam thì một người Việt Nam tiêu thụ trung bình 22 lít bia trong năm 2008, và chỉ đứng sau Thái Lan về mức độ tiêu thụ bia ở Đông Nam Á. Theo BMI ( Công ty Theo dõi Doanh nghiệp Quốc tế), một công ty tư vấn kinh doanh toàn cầu cho hay bia ở Việt Nam sẽ là loại đồ uống chủ lực trong ngành công nghiệp thức uống vì doanh số bán bia trong năm 2008 ở Việt Nam chiếm 97,9% trong tổng doanh thu trong lĩnh vực đồ uống. Nhiều hãng bia và nước giải khát nổi tiếng thế giới đã đầu tư vào Việt Nam trong nhiều năm nay, trong đó có các hãng Carlsberg, Heineken, Tiger và San Miguel. Với sự xuất hiện của nhiều nhà máy sản xuất bia thì các loại chất thải ra trong quy trình sản xuất bia cũng không ngừng tăng lên. Đặc tính của nước thải bia là giàu chất hữu cơ, BOD, COD, các chất rắn lơ lửng có thể gây ô nhiễm đến môi trường và con người. Hiện nay tình trạng nước thải của nhiều nhà máy bia xử lý chưa đạt tiêu chuẩn mà xả ra nguồn tiếp nhận để gây ảnh hưởng đến môi trường và người dân là vấn đề đang được quan tâm và cần phải giải quyết. Vì vậy việc nghiên cứu, thiết kế ra cácc hệ thống xử lý nước thải trong ngành công nghiệp sản xuất bia là một yêu cầu cấp thiết cho việc bảo vệ môi trường cùng với các hoạt động mang tính thiết thực đối với môi trường sẽ đảm bảo cho sự phát triển bền vững của xã hội loài người và các sinh vật sống trên hành tinh chúng ta.

doc71 trang | Chia sẻ: lvbuiluyen | Ngày: 10/07/2013 | Lượt xem: 2081 | Lượt tải: 8download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Bước đầu thử nghiệm xử lý nước thải nhà máy bia Quy Nhơn ở quy mô phòng thí nghiệm bằng một số chế phẩm vi sinh trên thị trường hiện nay, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
BƯỚC ĐẦU THỬ NGHIỆM XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY BIA QUY NHƠN Ở QUY MÔ PHÒNG THÍ NGHIỆM BẰNG MỘT SỐ CHẾ PHẨM VI SINH TRÊN THỊ TRƯỜNG HIỆN NAY LỜI CẢM ƠN --------------------------------- Nhân dịp hoàn thành khoa luận tốt nghiệp. Em xin được gửi lời cảm ơn chân thành và lời chúc tốt đẹp nhất đến toàn thể các thầy cô giáo trong khoa Môi Trường & Công Nghệ Sinh Học – Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ những người đã tận tình dạy dỗ, chỉ bảo em trong suốt 4 năm học vừa qua. Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến cô giáo CN. Nguyễn Hoàng Mỹ đã nhiệt tình hướng dẫn, giúp đỡ, tạo mọi điều kiện để em hoàn thành tốt khóa luận tốt nghiệp này. Và cuối cùng em muốn gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè và những người thân đã luôn ở bên em động viên, ủng hộ em trong suốt thời gian học tập nghiên cứu vừa qua. Kiến thức còn nhiều hạn chế, chắc chắn sẽ không tránh khỏi những sai sót, em rất mong được sự thông cảm và góp ý chân thành của thầy cô và các bạn. Em cảm ơn rất nhiều! TP. HCM, ngày 14 tháng 7 năm 2010 Sinh viên Lương Thị Thắm MỞ ĐẦU Bia là một loại nước giải khát có từ lâu đời 7000 năm trước công nguyên, là loại nước uống mát, bổ có độ cồn thấp, độ mịn xốp, có hương vị đặc trưng của hoa houblon và các sản phẩm trong quá trình lên men tạo ra. Đặc biệt CO2 bão hòa trong bia có tác dụng làm giảm nhanh cơn khát của người uống, nhờ ưu điểm này mà bia được sử dụng rộng rãi ở hầu hết khắp các nước trên thế giới và sản lượng ngày càng tăng. Những năm gần đây, nhiều doanh nghiệp trong nước đã không ngừng đầu tư mở rộng công suất. Năm 2003 công suất bia cả nước đạt 1,29 tỷ lít, đến năm 2004 con số này vượt lên mức 1,37 tỷ lít. Dự kiến, năm nay sản lượng bia cả nước đạt khoảng 1,5 tỷ lít và đạt công suất quy hoạch dự kiến vào năm 2010. Theo hiệp hội Bia, Rượu và giải khát Việt Nam thì một người Việt Nam tiêu thụ trung bình 22 lít bia trong năm 2008, và chỉ đứng sau Thái Lan về mức độ tiêu thụ bia ở Đông Nam Á. Theo BMI ( Công ty Theo dõi Doanh nghiệp Quốc tế), một công ty tư vấn kinh doanh toàn cầu cho hay bia ở Việt Nam sẽ là loại đồ uống chủ lực trong ngành công nghiệp thức uống vì doanh số bán bia trong năm 2008 ở Việt Nam chiếm 97,9% trong tổng doanh thu trong lĩnh vực đồ uống. Nhiều hãng bia và nước giải khát nổi tiếng thế giới đã đầu tư vào Việt Nam trong nhiều năm nay, trong đó có các hãng Carlsberg, Heineken, Tiger và San Miguel. Với sự xuất hiện của nhiều nhà máy sản xuất bia thì các loại chất thải ra trong quy trình sản xuất bia cũng không ngừng tăng lên. Đặc tính của nước thải bia là giàu chất hữu cơ, BOD, COD, các chất rắn lơ lửng có thể gây ô nhiễm đến môi trường và con người. Hiện nay tình trạng nước thải của nhiều nhà máy bia xử lý chưa đạt tiêu chuẩn mà xả ra nguồn tiếp nhận để gây ảnh hưởng đến môi trường và người dân là vấn đề đang được quan tâm và cần phải giải quyết. Vì vậy việc nghiên cứu, thiết kế ra cácc hệ thống xử lý nước thải trong ngành công nghiệp sản xuất bia là một yêu cầu cấp thiết cho việc bảo vệ môi trường cùng với các hoạt động mang tính thiết thực đối với môi trường sẽ đảm bảo cho sự phát triển bền vững của xã hội loài người và các sinh vật sống trên hành tinh chúng ta. MỤC ĐÍCH ĐỀ TÀI: Tìm hiểu tổng quan về công nghiệp sản xuất bia ở Việt Nam và nhà máy bia Quy Nhơn Tìm hiểu tổng quan về nước thải bia và khả năng xử lý nước thải bia bằng phương pháp sinh học Thử nghiệm khả năng xử lý của các chế phẩm vi sinh hiện nay trên thị trường MỤC LỤC PHẦN TỔNG QUAN CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHIỆP SẢN XUẤT BIA Trang 1.1 Ngành công nghiệp sản xuất bia tại Việt Nam 12 1.2 Quy trình cho sản xuất bia 12 1.2.1 Nguyên liệu cho sản xuất bia 13 1.2.1.1 Nguyên liệu chính 13 1.2.1.2 Phụ liệu 15 1.2.2 Quy trình sản xuất 15 1.2.2.1 Chuẩn bị nguyên liệu 16 1.2.2.2 Quá trình nấu và đường hóa 17 1.2.2.3 Lọc dịch đường, nấu hoa, lắng cặn 17 1.2.2.4 Quá trình lên men 17 1.2.2.5 Lọc bia 18 1.2.2.6 Bão hòa CO2 và chiết bia 18 1.3 Quy trình sản xuất của nhà máy bia Quy Nhơn 19 1.3.1 Chuẩn bị nguyên liệu 20 1.3.2 Quá trình đường hóa (nấu) 20 1.3.3 Quá trình lọc dịch đường 22 1.3.4 Quá trình đun sôi dịch đường với hoa houblon 22 1.3.5 Lắng trong 23 1.3.6 Làm lạnh nhanh 23 1.3.7 Quá trình lên men 23 1.3.7.1 Lên men chính 23 1.3.7.2 Lên men phụ 24 1.3.8 Lọc bia 24 1.3.9 Bão hòa CO2 và chiết bia 24 1.3.9.1 Bão hòa CO2 24 1.3.9.2 Chiết bia 24 1.3.10 Thanh trùng 24 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY BIA 2.1 Tình trạng ô nhiễm từ ngành công nghiệp sản xuất bia hiện nay 26 2.2 Chất thải nhà máy sản xuất bia 28 2.2.1 Khí thải 28 2.2.2 Chất thải rắn 28 2.2.3 Nước thải 28 2.3 Đặc trưng của nước thải ở các nhà máy bia 29 2.4 Ảnh hưởng của nước thải nhà máy bia đến môi trường 31 2.5 Các chỉ tiêu cơ bản đánh giá chất lượng nước 31 2.5.1 Độ pH 31 2.5.2 Chất rắn lơ lửng(SS) 31 2.5.3 Độ đục 32 2.5.4 Oxi hòa tan (DO-Dissolved oxygen) 32 2.5.5 Chỉ số BOD (Nhu cầu oxy sinh hóa-Biochemical oxigen Demand) 32 2.5.6. Chỉ số COD (Nhu cầu oxy hóa học- Chemical oxigen Demand) 33 2.5.7. Các hợp chất của Nito trong nước thải 33 2.5.8. Các hợp chất của Phospho trong nước thải 33 2.6 Các giải pháp làm giảm thiểu lượng và tải lượng nước thải nhà máy bia 34 2.6.1 Tái sử dụng nước thải 34 2.6.2 Phân luồng nước thải sản xuất 34 2.7 Nước thỉa nhà máy bia Quy Nhơn 35 CHƯƠNG 3:TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY BIA 3.1 Hệ vi sinh vật nước thải nhà máy bia 36 3.1.1 Hệ vi sinh vật trong nước thải nhà máy bia 36 3.1.2 Chuyển hóa vật chất của vi sinh vật trong nước thải nhà máy bia 37 3.2 Một số phương pháp xử lý nước thải nhà máy bia 39 3.2.1 Hệ thống hiếu khí 39 3.2.1.1 Bùn hoạt tính 40 3.2.1.2 Lọc sinh học 41 3.2.2 Hệ thống kỵ khí 42 3.2.2.1 Sinh học kỵ khí hai giai đoạn 43 3.2.2.2 Bể bùn kỵ khí dong chảy ngược – UASB 44 3.2.2.3 Lọc kỵ khí bám dính cố định 44 3.2.2.4 Bể phản ứng kỵ khí đệm giãn nở - FBR, EBR 45 3.3 Hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia Quy Nhơn 46 3.3.1 Thuyết minh quy trình 48 3.3.1.1 Tách rác thô, gom nước thải 48 3.3.1.2 Tách rác tinh và điều hòa cân bằng 48 3.3.1.3 Xử lý sinh học yếm khí( tương tự bể UASB) 49 3.3.1.4 Quá trình lắng sau xử lý yếm khí – bể trung gian 49 3.3.1.5 Bể xử lý sinh học hiếu khí theo mẻ (SBR) 50 3.3.1.6 Bể khử trùng 51 3.3.1.7 Lọc liên tục 51 3.3.1.8 Lọc thủy sinh 51 3.3.1.9 Bể nén bùn hiếu khí, và bể chứa bùn hiếu khí 51 3.3.1.10 Thiết bị ép bùn 52 3.4 Một số chế phẩm xử lý sinh học nước thải nhà máy bia 52 3.4.1 Chế phẩm EMIC 52 3.4.2 Chế phẩm Gem – P1 54 3.4.3 Chế phẩm Gem – K 55 3.4.4 Chế phẩm Gem – P 56 PHẦN THỰC NGHIỆM CHƯƠNG 4: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 4.1 Mục đích 58 4.2 Vật liệu và phương pháp 58 4.2.1 Mẫu 58 4.2.1.1 Dụng cụ 58 4.2.1.2 Hóa chất 58 4.2.2 Phương pháp 59 4.2.2.1 Xác định DO 59 4.2.2.2 Xác định COD 60 4.2.2.3 Xác định BOD 60 4.2.2.4 Xác định Phosphat 61 4.2.2.5 Xác định Nitơ Kjeldahl (N hữu cơ, NH3, NH2) 62 4.3 Bố trí thí nghiệm 63 CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT 5.1 Kết quả xác định các thông số đầu vào 65 5.2 Kết quả thí nghiệm mẫu nước thải không bổ sung N, P 66 5.3 Kết quả thí nghiệm mẫu nước thải có bổ sung N, P 68 Kết luận 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT Aerotank: Bể bùn hoạt tính hiếu khí BOD (Biochemical Oxygen Demand): Nhu cầu oxy sinh hóa COD (Chemical Oxygen Demand ): Nhu cầu oxy hóa học DO ( Disolved Oxygen ): Lượng oxy hòa tan EBR, EBR (fluidized and aepanded bed reactor): Bể phản ứng kỵ khí đệm giãn nở SBR ( Sequecing Batch Reactor ): Bể phản ứng từng mẻ kế tiếp nhau UASB (Up – flow Anaerobic Sludge Blanket): Bể chảy ngược bùn yếm khí DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình 1.1 Biểu đồ nấu bia tại nhà máy bia Quy Nhơn Hình 3.1 Đường cong sinh trưởng kép của vi sinh vật trong nước thải Hình 3.2 Qúa trình chuyển hóa vật chất của vi sinh vật Hình 3.3 Sơ đồ hệ thống bùn hoạt tính hiếu khí Hình 3.4 Cơ chế màng lọc sinh học Hình 3.5 Sơ đồ dòng thải nhà máy bia Quy Nhơn Hình 3.6 Sơ đồ xử lý nước thải nhà máy bia Quy Nhơn Hình 3.7 Chế phẩm Emic Hình 3.8 Chế phẩm Gem-P1 Hình 3.9 Chế phẩm Gem-K Hình 3.10 Chế phẩm Gem Hình 4.1 Quy trình bố trí thí nghiệm DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng 1.1 Thành phần của đại mạch Bảnh 1.2 Thành phần hóa học của gạo Bảng 1.3 Thành phần hóa học hoa houblon Bảng 1.4 Hệ enzyme trong nấu malt Bảng 2.1 Các loại chất thải nhà máy bia Bảng 2.2 TCVN 5945: 2005, Giới hạn của các thông số và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải công nghiệp. Bảng 2.3 QCVN 24: 2009/BTNMT, Giá trị của các thông số ô nhiễm nước thải công nghiệp Bảng 2.4 Chỉ tiêu chất lượng nước thải đầu ra của nhà máy bia Quy Nhơn Bảng 3.1 Một số giống vi khuẩn chính có trong bùn hoạt tính và chức năng của chúng khi tham gia xử lý nước thải Bảnh 5.1 Kết quả xác định các thông số đầu vào của nước thải nhà máy bia Bảng 5.2 Kết quả thí nghiệm màu nước thải không bổ sung N,P Bảng 5.3 Kết quả thí nghiệm màu nước thải có bổ sung N,P PHẦN TỔNG QUAN CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHIỆP SẢN XUẤT BIA 1.1 Ngành công nghiệp sản xuất bia tại Việt Nam Theo kế hoạch của Bộ Công thương, trong thời gian tới sẽ có hàng loạt dự án đầu tư các nhà máy sản xuất bia, đưa tổng công suất lên 2,5 tỷ lít vào 2010. Chỉ tính riêng năm 2004, Tổng Công ty Bia - Rượu và Nước giải khát Sài Gòn (Sabeco) đạt sản lượng hơn 403 triệu lít bia các loại. Các công ty lớn như Habeco (Tổng công ty Rượu – Bia – Nước giải khát Hà Nội) đang đầu tư mới một dự án sản xuất bia tại Vĩnh Phúc với công suất 100 triệu lít/ năm, có khả năng mở rộng lên 200 triệu lít/ năm vaøo naêm 2010, đơn vị này cũng đang mở rộng Nhà máy Bia Thanh Hóa, tiếp nhận Công ty Bia Hải Dương và Quảng Bình về công ty con và đầu tư để nâng công suất hai nhà máy này. Các nhà máy đang trong quá trình nâng cao năng suất như nhà máy Bia Cần Thơ với 15 triệu lít/ năm, sài Gòn – Phú Yên 15 triệu lít/ năm, Bia Hà Tĩnh từ 15 triệu lít lên 30 triệu lít/ năm; thực hiện đầu tư mới Nhà máy Bia Bạc Liêu 15 triệu lít/ năm, đầu tư nhà máy bia tại Quảng Nam hoặc Quảng Ngãi có công suất 50 triệu lít/n năm. Các doanh nghiệp đầu tư nước ngoài đang xin thêm công suất như Công ty Bia Việt Nam từ 150 triệu lít nâng lên 230 triệu lít/ năm. Công ty Bia Huế đầu tư mới nhà máy 50 triệu lít tại Phú bìa, Nhà máy liên doanh Đông Hà – Huda (Quảng Trị) đầu tư thêm 30 triệu lít/ năm, Công ty Foster’s Đà Nẵng mở rộng công suất từ 45 triệu lít/ năm. Mới đây, Công ty Cổ phần Sữa Việt Nam cũng chính thức thông bóa đầu tư gần 300 tỷ đồng để xây dựng nhà máy bia. Một số hãng bia nổi tiếng của Mỹ, Nam Phi, Đan Mạch đang xúc tiến tìm hiểu thị trường và xu hướng hợp tác liên doanh với doanh nghiệp trong nước để góp vốn sản xuất bia phục vụ thị trường nội địa và xuất khẩu. Như vậy, trong thời gian tới, ngành công nghiệp sản xuất bia của Việt nam sẽ phát triển mạnh hơn nữa, số lượng các nhà máy cùng với hiệu suất hoạt động sẽ tăng cao. Đồng thời, lượng nước thải đưa ra môi trường cũng là không nhỏ. 1.2 Quy trình cho sản xuất bia 1.2.1 Nguyên liệu cho sản xuất bia Bia được sản xuất từ các nguyên liệu chính gồm: Malt (đại mạch nảy mầm), gạo tẻ, hoa houblon, nước, nấm mem. Hiện nay nguyên liệu chính để sản xuất bia là malt đại mạch và hoa houblon đều phải nhập ngoại (60 – 70%). Từ nhiều năm nay Việt Nam đã trồng thử nghiệm đại mạch và hoa houblon ở một số vùng nhưng năng suất thu hoạch còn thấp, chất lượng đều chưa đạt yêu cầu. Để dần có thể tiến tới việc hạn chế nhập khẩu, nước ta đang tiếp tục các công trình trồng thử hai loại cây trên. 1.2.1.1 Nguyên liệu chính a. Malt (đại mạch nảy mầm) Bảng 1.1 Thành phần của đại mạch Thành phần Tỷ lệ (%) Độ ẩm 12 -16 Tinh bột 54 – 65 Protein 9 – 14 Chất béo 2 – 3 Chất xơ thô 4 -5 Hemicellulose 8 -10 Tro 2 - 3 Các hợp chất khác Đường, gum, pectin, enzyme, vitamin, các hợp chất phenol Gạo tẻ: Ơ Việt Nam, gạo tẻ thường được sử dụng làm thế liệu kèm theo malt để hạ giá thành sản phẩm (bia ngắn ngày), sử dụng khoảng 30%. Bảng 1.2 Thành phần hóa học của gạo Thành phần Tỷ lệ Độ ẩm 12,6% Hợp chất chứa Nitơ 7,9% Chất béo 0,5% Gluxit 77,8% Xellulose của vỏ lụa 0,5% Chất tro 0,7% b. Hoa houblon Hoa houblon tạo cho bia có vị đắng đặc trưng và mùi thơm đễ chịu, đồng thời hoa cũng chiết ra những chất có tác dụng tiệt trùng, do đó làm tăng thời gian bảo quản bia và giúp cho các thành phần bia được ổn định và bọt bia được giữ lâu hơn. Hoa houblon có hoa đực và hoa cái, nhưng chỉ có hoa cái chưa thụ phấn mới dùng để sản xuất bia. Hoa đực rất bé chứa rất ít lượng lupulin không đạt yêu cầu để sản xuất bia. Bảng 1.3 Thành phần hóa học hoa houblon Thành phần Tỷ lệ Nước 11 -13% Chất đắng 15 – 21% Polyphenol 2,5 – 6% Protein 15 – 21% Xenlulose 12 – 14% Chất khoáng 5 – 8% Tinh dầu thơm 0,3 – 1% Các hợp chất khác 26 – 28% Trong đó, thành phần có giá trị nhất là chất đắng, sau đó là tinh dầu thơm và polyphenol. c. Nước Sử dụng 10 – 15 m3 nước/ 1000 l bia, nước để tạo sản phẩm yêu cầu chất lượng cao còn nước dụng để vệ sinh thiết bi, nhà xưởng, làm lạnh thì chất lượng thấp hơn. Trong đó 60 – 70% đi vào sản xuất còn lại là nước thải. d. Nấm men Nấm men đóng vai trò quyết định trong sản xuất bia vì quá trình trao đổi chất của tế bào nấm men chính là quá trình chuyển hóa nguyên liệu thành sản phẩm, quá trình chuyển hóa này lại gắn liền với sự tham gia của hệ enzyme trong tế bào nấm men, do đó việc nuôi cấy nấm men để thu được một hệ enzyme có hoạt lực cao là một giai đoạn kỹ thuật hết sức quan trọng. Hai chủng nấm men thường dùng trong sản xuất bia là nấm men nổi Saccharomyces cerevisiae và nấm men chìm Saccharomyces carlsbergensis. Sử dụng nấm men nổi đòi hỏi phải kèm theo những biện pháp lọc cẩn thận mới có sản phẩm thật trong suốt vì tế bào nấm men vẫn còn trong dịch lên men ngay cả ở cuối thời kỳ lên men phụ. Nấm men chìm có ưu điểm hơn đó là trong quá trình phát triển, tế bào của chúng kết dính vào nhau thành chùn rồi lắng xuống đáy thiết bị lên men thành lớp chặt, thuận lợi cho việc tách tế bào đó làm men giống cho cac sđợt sản xuất tiếp theo. Ngoài ra nấm men chìm có khả năng lên men ở to < 0o C trong khi nấm men nổi chỉ cần to < 10oC đã trở nên vô hoạt. Nhờ những ưu điểm đó mà chủng nấm men S. carlsbergensis được sử dụng rộng rãi trong ngành sản xuất bia. 1.2.1.2 Phụ liệu - Chất trợ lọc diatomit: được sử dụng nhằm nâng cao hiệu quả và rút ngắn thời gian lọc bia. - Hóa chất khử trùng (xút, ozon,…): được sử dụng để chế dung dịch rửa (CIP nóng, CIP lạnh), khử trùng, vệ sinh thiết bi. - Dầu mỡ, tác nhân lạnh (amoniac, freon, glycol,…): được dùng trong máy nén, máy lạnh. Khi bị rò rỉ chúng sẽ gây ô nhiễm môi trường nước, không khí 1.2.2 Quy trình công nghệ sản xuất bia Men Thức ăn gia súc Lên men chính Xử lý lại Nấm men Nguyên liệu (Malt) Nguyên liệu (Gạo) Cân, nghiền Cân, nghiền Phối trộn Phối trộn Đạm hóa Hồ hóa Nấu Lắng trong Dịch Làm lạnh nhanh Hoa houblon Nhân giống Xuất xưởng Ñöôøng Nước Men Cặn Lọc trong bia Bão hòa CO2 Chiết chai Thanh trùng Dán nhãn Lên men phụ Thu hồi CO2 Xử lý CO2 tinh khiết Nước 1.2.2.1 Chuẩn bị nguyên liệu Nguyên liệu được chuyển vào kho bảo quản của nhà máy theo số lượng mẻ nấu mỗi ca về tập kết tại phân xưởng nấu. Malt và gạo được nghiền nhỏ đến kích thước tiêu chuẩn. 1.2.2.2 Quá trình nấu và đường hóa Nguyên liệu malt và thế liệu (gạo sau ngâm trương) được dịch hóa và đường hóa. Bột gạo được hồ hóa và dịch hóa trong nồi nấu cháo. Quá trình hồ hóa malt và hồ tinh bột có bổ sung enzyme được thực hiện trong nồi đường hóa ở nhiệt độ 750C trong 4h. Sản phẩm của quá trình này là dịch đường. 1.2.2.3 Lọc dịch đường, nấu hoa, lắng cặn, làm lạnh Dịch đường được bổ sung hoa houblon và nâng nhiệt độ lên 1000C. Bã lọc được rửa bằng nước nóng ở nhiệt độ 75- 800C. Sau nấu hoa, dịch đường được đưa sang thùng xoáy lốc để tách bã hoa và cặn lắng. Sau đó được làm lạnh nhanh để hạ nhiệt độ xuống 8 – 100C và được bổ sung oxy với lượng 30 – 35 ml khí/ lít dịch (tạo điều kiện cho nấm men phát triển) rồi chuyển vào thiết bị lên men. 1.2.2.4 Quá trình lên men Đây là quá trình quan trọng nhất trong công nghệ sản xuất bia: đường có trong nước nha được lên men dưới tác dụng của nấm men. Quá trình lên men gồm 2 giai đoạn được thực hiện trong cùng một thiết bị gọi là Combitank, thùng lên men được thiết kế có lớp áo lạnh và bảo ôn bên ngoài. Phần áo lạnh có tác dụng điều chỉnh nhiệt độ của bia bên trong thùng khi cần thiết. Lên men chính: thường 6 – 10 ngày, nhiệt độ duy trì trong giai đoạn chính từ 8 – 100C. Khi lên men, nhiệt độ của dịch đường trong thùng tăng cho phép lên đến 14 – 160C với áp suất khống chế ở mức 1,3 – 1,5 bar. Lên men phụ: sau khi quá trình lên men chính kết thúc, nhiệt độ hạ xuống 40C, giữ tiếp trong một ngày nữa rồi tiếp tục làm lạnh bia trong thùng xuống còn -10C. Khi làm lạnh men lắng xuống phía dưới đáy thùng và sẽ được lấy ra và chuyển vào thùng chứa men, các cặn mịn và các chất keo tụ (tanin, protein, protein không tan và nhựa hoa houblon) lắng làm bia trong cũng được lất ra trước khi đi lọc bia. Lượng men thu hồi được có thể sử dụng lại nhiều lần và theo tỷ lệ do bộ phân công nghệ kỹ thuật quyết định. Khi nhiệt độ trong thùng hạ xuống tới -10C giữ thêm 1 - 3 ngày nữa sau đó đem đi lọc. 1.2.2.5 Lọc bia Mục đích của quá trình lọc bia là tách các hạt cặn, tạp chất còn sót lại trong bia, làm tăng độ trong của bia và làm tăng thời gian bảo quản. Thiết bị lọc có thể là lọc khung bản với chất trợ lọc là diatromit. 1.2.2.6 Bão hòa CO2 và chiết bia Từ thùng chứa bia, bia có thể được bão hòa thêm CO2 (nếu cần thiết) để tăng nồng độ CO2 trong bia rồi đưa đi chiết chai, chiết bom hoặc đóng lon. Bao bì được rửa, sau đo chiết, đóng nắp, thanh trùng, kiểm tra, dán nhãn. 1.3 Quy trình sản xuất của nhà máy bia Quy Nhơn Tách cặn lạnh Lên men, tàng trữ Lọc trong Men sữa Chăn nuôi Hoạt hóa Xử lí Lọc thu dịch đường Đun sôi với houblon Nước nóng 780C Bã Bã thải Rữa bã Nước rữa bã Đạm nước Nguyên liệu (Malt) Cân, nghiền Hòa trộn với nước Nấu (Đường hóa) Nguyên liệu (gạo) Hòa trộn với nước Hồ hóa Cân, nghiền Men giống Nhân giống nhỏ Nhân giống lớn Làm lạnh nhanh Ổn định Thu hồi CO2 Xử lí Bình chứa Nạp bình Xuất xưởng Bộc trợ lọc Bốc hơi Lắng trong và làm lạnh sơ bộ Cặn xã bỏ Rửa chai Chai Chiết chai Thanh trùng Dán nhãn Xuất xưởng Nước rửa chai 1.3.1. Chuẩn bị nguyên liệu Malt và gạo được nghiền theo mức độ phân hủy của nó, mức độ nghiền cũng phụ thuộc vào phương pháp và thiết bi. Công ty bia Sài Gòn – Miền Trung sử dụng thiết bị thung đáy bằng. 1.3.2. Quá trình đường hóa (nấu) Mục đích của quá trình đường hóa là nhằm chuyển về dạng hòa tan tất cả các chất có phân tử lượng cao nằm dưới dạng không hòa tan trong bột malt. Chúng sẽ kết hợp với các chất hòa tan có sẵn tạo thành chất chiết chung (extract) Công ty bia Quy Nhơn nấu tỷ lệ malt : gạo là 70 : 30, một mẻ nấu khoảng 1040 kg. Bảng 1.4. Hệ enzyme trong nấu malt Enzym pH tối ưu Nhiệt độ tối ưu Sản phẩm proteinase 5,0 – 5,5 50 - 55 Pepton, peptit, polypeptit peptidase 7,3 – 7,9 40 - 45 Acid amin trong hạt amidase 7,3 - 80 45 - 50 Acid amin, NH3 β-amylaza 5,2 – 5,6 60 – 65 Tạo maltose α -amylaza 5,3 – 5,8 70 – 75 Đường hóa Endo -1.4 glucanase 4,5 – 4,8 37 – 45 Thủy phân hemicellulose phytase 5,0 – 5,5 40 - 50 Giải phóng rượu inozit và acid phosphoric tự do Biểu đồ nấu bia Nhiệt độ ( 0C ) 80 60 100 Hội cháo Nồi gạo Nồi malt 40 20 10 25 45 55 65 85 95 125 135 155T Hình 1. Biểu đồ nấu bia tại nhà máy bia Quy nhơn Nồi gạo: Cho một ít CaCl2 và nước nằm sẵn trong đáy nồi, CaCl2 có tác dụng rút ngắn thời gian đường hóa, thể tích nồi 10m3 Toàn bộ lượng gạo và 10% malt được trộn đều với nước ở nhiệt độ 35oC qua phễu nhập nguyên liệu, tỷ lệ bột:nước là 1:5 khuấy đều dịch bột sau đó tiến hành nâng nhiệt và giữ nhiệt Nâng nhiệt từ 35oC÷52oC, giữ 52oC trong 15 phút ở nồi gạo Dịch hóa: Nâng nhiệt từ 52oC đến 76oC, giữ 76oC trong 10 phút Hồ hóa: Nâng nhiệt từ 76oC÷100oC , giữ sôi trong 20 phút để hồ hóa triệt để dịch gạo, pH nồi gạo = 5,7 Nồi malt: Bột mal