Ứng dụng của hệ thống lạnh trong sản xuất bia, nước ngọt

Sử dụng để làm lạnh nhanh dịch đường sau khi nấu

Dịch đường sau quá trình húp lông hoá có nhiệt độ khoảng 80^oC cần phải tiến hành hạ nhiệt độ một cách nhanh chóng xuống nhiệt độ lên men 6đến8^oC. Tốc độ làm lạnh khoảng 30đến45 phút. Nếu làm lạnh chậm một số chủng vi sinh vật có hại cho quá trình lên men sẽ kịp phát triển và làm giảm chất lượng bia. Để làm lạnh dịch đường người ta sử dụng thiết bị làm lạnh nhanh. Quá trình đó được thực hiện qua hai giai đoạn:

– Dùng nước 1^oC hạ nhiệt độ dịch đường từ 80^oC xuống khoảng 20^oC.

– Sử dụng glycol (hoặc nước muối) có nhiệt độ thấp khoảng -8^oC để hạ nhiệt độ dịch đường từ 20^oC xuống 8^oC. Kỹ thuật lạnh hiện đại sử dụng glycol để làm lạnh vì nước muối gây ăn mòn hư hỏng thiết bị điện.

Như vậy trong quá trình hạ nhiệt này đòi hỏi phải sử dụng một lượng lạnh khá lớn. Tính trung bình đối với một nhà máy bia công suất 50 triệu lít/năm mỗi ngày phải nấu khoảng 180m³ dịch đường. Lượng lạnh dùng để hạ nhiệt rất lớn.

Quá trình lên men bia

Quá trình lên men bia được thực hiện ở một phạm vi nhiệt độ nhất định khoảng 6đến8^oC. Quá trình lên men là giai đoạn quyết định để chuyển hoá dịch đường houblon hoá thành bia dưới tác động của nấm men thông qua hoạt động sống của chúng. Trong quá trình lên men dung dịch toả ra một lượng nhiệt lớn.

Quá trình lên men đường houblon hoá diễn ra qua hai giai đoạn:

– Lên men chính: Kéo dài từ 7 đến 12 ngày đối với các loại bia vàng và 12 đến 18 ngày đối với các loại bia đen. Nhiệt độ lên men là 6 đến 8^oC.

– Lên men phụ và tàng trữ: Kéo dài ít nhất 3 tuần đối với tất cả các loại bia. Nhiệt độ lên men phụ là 1 đến 2^oC.

Nhiệt độ có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình lên men và chất lượng sản phẩm. Khi nhiệt độ cao sẽ dẫn đến các tác động như sau:

+ Thời gian lên men nhanh.

+ Mật độ tối đa đạt được cao hơn khi nhiệt độ thấp.

+ Lên men triệt để nhưng hàm lượng các sản phẩm bậc hai (đặc biệt là diaxetyl) tạo ra nhiều hơn.

+ Lượng sinh khối tạo ra nhiều hơn nhưng lượng tế bào chết lại nhiều hơn và tốc độ suy giảm các đặc tính công nghệ cũng nhanh hơn.

+ Tỷ lệ giữa các cấu tử trong bia không cân đối, chất lượng bia giảm

Mỗi loại nấm men đều có nhiệt độ thích hợp cho sự phát triển lên men. Khi không đảm bảo các yêu cầu về nhiệt độ các kết quả nhận được chất lượng sẽ rất kém.

Bảo quản và nhân men giống

Một khâu vô cùng quan trọng cần lạnh trong nhà máy bia là khâu bảo quản và nhân men giống. Men giống được bảo quản trong những tank đặc biệt ở nhiệt độ thấp. Tank cũng có cấu tạo tương tự tank lên men, nó có thân hình trụ bên ngoài có các áo dẫn glycol làm lạnh. Tuy nhiên kích thước của tank men nhỏ hơn tank lên men rất nhiều, nên lượng lạnh cần thiết cho tank men giống không lớn.

Làm lạnh đông CO2

Trong quá trình lên men nhờ các quá trình thuỷ phân mà trong các tank lên men sinh ra rất nhiều khí CO₂. Quá trình phát sinh khí CO₂ thể hiện ở phản ứng dưới đây.

Kết quả cuối cùng của quá trình chuyển hoá (lên men) từ đường hexoza đến rượu etylic và khí cácbonic có thể biểu diễn bằng phương trình tổng quát của Gay – Lussac như sau:

Khí CO₂ lại rất cần cho trong qui trình công nghệ bia như ở khâu chiết rót và xử lý công nghệ ở tank lên men. Khí CO₂ thoát ra từ các tank lên men trong các quá trình sinh hoá cần phải được thu hồi, bảo quản để sử dụng vào trong dây chuyền công nghệ. Để bảo quản CO₂ tốt nhất chỉ có thể ở thể lỏng, ở nhiệt độ bình thường áp suất ngưng tụ của CO₂ đạt gần 100at. Vì vậy để giảm áp suất bảo quản CO₂ xuống áp suất dưới 20 kG/cm² cần thiết phải hạ nhiệt độ bảo quản xuống rất thấp cỡ -30 đến -35^oC.

 Ứng dụng của hệ thống lạnh trong sản xuất bia, nước ngọt giúp quá trình sản xuất, lưu trữ, bảo quản và sử dụng được đảm bảo an toàn vệ sinh và tính ổn định.