Blog

Cuộc Cách mạng công nghiệp lần thứ tư là sự kết hợp của công nghệ trong các lĩnh vực vật lý, công nghệ số và sinh học, tạo ra những khả năng sản xuất hoàn toàn mới và có tác động sâu sắc đến đời sống kinh tế, chính trị, xã hội của thế giới. Một trong những đặc trưng dựa trên nền tảng của sự kết hợp công nghệ cảm biến mới, phân tích dữ liệu lớn, điện toán đám mây và kết nối internet vạn vật sẽ thúc đẩy sự phát triển của máy móc tự động hóa và hệ thống sản xuất thông minh. Trí tuệ nhân tạo và điều khiển học cho phép con người kiểm soát từ xa, không giới hạn về không gian, thời gian, tương tác nhanh hơn và chính xác hơn. Công nghiệp 4.0 tập trung khai thác dữ liệu liên tục để thực hiện tự động hóa cao nhất cho sản xuất và đời sống. Ngành sản xuất bia cũng không thể đứng ngoài xu thế chung này được.

Hệ thống đun sôi liên tục của Krones 1984

Mặc dù, các nguyên vật liệu chính là malt và hop là sản phẩm nông nghiệp, được canh tác theo vụ mùa nhưng các công đoạn sản xuất tiếp sau như Malting hay nấu bia, lên men bia,.. đều có thể sản xuất “liên tục”. Các nhà nghiên cứu phát triển công nghệ đang kỳ vọng quy trình sản xuất bia liên tục sẽ mang lại nhiều ưu điểm hơn như chi phí mặt bằng thấp hơn, chi phí đầu tư hệ thống phụ trợ thấp hơn, chi phí vận hành thấp hơn và cuối cùng giá thành sản xuất bia trở lên cạnh tranh hơn. Tuy nhiên, sự ổn định của chất lượng lại là “ngưỡng kháng cự” để có thể thương mại hóa được công nghệ này. Hiện nay, chủ đề sản xuất bia liên tục được đề cập nhiều trong các diễn đàn bia cũng như sách vở và các nhà chế tạo thiết bị như Meura, Ziemann, Krones,… cũng từng bước giới thiệu các hướng tiếp cận công nghệ này. Tuy các hãng đều có hướng tiếp cận riêng nhưng đều có chung một mục tiêu cuối cùng là “phát triển bền vững và cạnh tranh”.

LỊCH SỬ CỦA CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA LIÊN TỤC

Những nghiên cứu, phát triển và ứng dụng trong sản xuất bia liên tục đã được bắt đầu trong hơn 100 năm trước!
Đúng! Trong hơn 100 năm qua nhiều nhà nghiên cứu đã giới thiệu các thiết bị có thể sản xuất bia liên tục như:
– Năm 1960, nhà máy Malt Domination ở Toronto giới thiệu hệ thống Domalt (Malt and Malting 9.10.4)
– 1968, Harsanyi giới thiệu hệ thống lọc hèm liên tục gọi là “nhà nấu Pablo”.
– 1958, Dummet và năm 1962 Daris giới thiệu hệ thống “Đun sôi nhiệt độ cao – high temperature wort boiling HTWB).
– Năm 1906, Van Rijn đăng ký sáng chế về hệ thống lên men liên tục đầu tiên.
– Năm 1953, Morton Coutts nhận cấp bằng sáng chế về hệ thống liên men liên tục được ứng dụng tại nhà máy bia Waitenmata – New Zealand, nay là nhà máy bia DB.
– Năm 1969, L.R. Bishop – Mortlake, London giới thiệu về hệ thống lên men liên tục. Hệ thống này phù hợp với chủng loại nấm men được phát triển riêng nhằm có thể duy trì tốc độ tăng trưởng sinh khối tối đa ở nhiệt độ nhất định. Tất cả các loại bia Ale (bao gồm bia cao độ), cũng như bia Lager đều có thể sản xuất từ hệ thống này. Đến năm 1969, đã có 4 nhà máy bia sử dụng hệ thống lên men liên tục với sản lượng 20.000 Barrels/tuần.
– Năm 1984, Heineken đăng ký một loạt bằng sáng chế tại Mỹ về quy trình nấu – lên men bia liên tục.
– Từ khoảng 1980, một số nhà nghiên cứu thực hiện giải pháp lên men liên tục bằng “công nghệ cố định nấm men”. Những thử nghiệm ban đầu gặp khó khăn ở việc nấm men tăng trưởng quá mức và giải phóng CO2 trong quá trình lên men. Nên hệ thống này không thể giới thiệu ra công chúng để thương mại hóa. Đến năm 1985, tại hội nghị EBC tổ chức tại Hà Lan, đề tài “Ứng dụng nấm men cố định trong công nghiệp bia” được giới thiệu.
– Năm 1984, Krones giới thiệu hệ thống đun sôi liên tục nhằm giảm thiểu tiêu hao năng lượng trong quá trình đun sôi tại thời điểm thế giới đang ở cuộc khủng hoảng năng lượng lần 2.

– Năm 1998, Meura bắt đầu phát triển ý tưởng nhà nấu bia liên tục. Một nhà máy thử nghiệm được lắp đặt năm 1999. Đến năm 2007, nhà máy bia liên tục công nghiệp công suất 200hl/h (20oP) được lắp đặt. Nhà máy này chỉ cần 45 người để vận hành, với 2 người/ca từ khâu nhập nguyên liệu đến lọc bia.
– 2002, Pentair – Haffmann giới thiệu hệ thống lọc trong bia bằng màng đầu tiên.
– Năm 2016, Ziemanns giới thiệu ‘NESSIE” – thiết bị lọc dịch hèm liên hoàn – liên tục với 4 trống xoay để tách dịch cốt và rửa bã hèm. Nessie là thiết bị quan trọng trong ý tưởng nhà nấu OMNIUM được Ziemann giới thiệu với hiệu suất nấu cao hơn, thời gian mẻ nấu ngắn hơn 30 phút.
– Năm 2019, GEA giới thiệu nhà máy bia 4.0 tại hội nghị VLB-Berlin, trong đó có đề cập đến giải pháp nấu, lên men và lọc bia liên tục.
Trước năm 1980, mặc dù có nhiều nghiên cứu, phát triển công nghệ sản xuất bia liên tục nhưng chủ yếu mang tính rời rạc, cục bộ trong quá trình sản xuất. Các nhà nghiên cứu cố gắng tìm giải pháp sản xuất tốt hơn hoặc công suất cao hơn hệ thống theo mẻ hiện có nhằm cải thiện năng suất.

Từ năm 1980 trở về sau, khi mà nguồn tài nguyên thiên nhiên ngày một cạn kiệt, Liên Hiệp Quốc đã đưa ra định nghĩa về “phát triển bền vững” thì nhu cầu về một phương thức sản xuất mới với hiệu quả cao hơn càng trở nên bức thiết. Các công ty chế tạo thiết bị, công ty sản xuất bia bắt đầu hợp tác với nhau để phát triển “nhà máy bia liên tục” thật thụ, điển hình là sự hợp tác của nhà sản xuất bia nằm trong top 5 thế giới và GEA.

Đặc trưng công nghệ của hệ thống sản xuất liên tục so với hệ thống theo mẻ:

So sánh ưu và nhược điểm của công nghệ liên tục[2]:

Bài viết này được tổng hợp dữ liệu từ nhiều nguồn khác nhau có các tham khảo các bằng sáng chế của các nhà chế tạo thiết bị, nhà sản xuất bia.

       Các phần sau của bài viết lần lượt giới thiệu, giải thích quá trình “tiến hóa” của công nghệ sản xuất liên tục với các phần như sau:

1.             Công nghệ sản xuất malt liên tục của nhà máy Dominion – Canada.

2.             Đun sôi nhiệt độ cao – high temperature wort boiling (HTWB)

3.             Hệ thống lên men liên tục của nhà máy DB-New Zealand

4.             Bình phản ứng cố định nấm men

5.             Nhà nấu Meura: “Meurabrew nhà nấu của tương lai”.

6.             Nhà nấu Omnium Ziemann Holvrieka.

7.             Nhà máy bia 4.0 của GEA

8.             Kết luận: tương lai của nhà máy bia liên tục.

Tác Giả: Trần Hoàng Nam
Bài viết không thể trách khỏi những sai sót như sai lỗi chính tả hay cách lập luận vấn đề chưa chắc chắn, thuyết phục.
Mong đọc giả tha thứ và các phản hồi, góp ý, vui lòng email hoangnam2511@gmail.com.
Trân trọng cảm ơn.

[1]  https://www.krones.com/en/company-history/product-type-process-technology.php

[2] Continuous beer production – DOI: http://dx.doi.org/10.5772/intechopen.86929)