GEA là một tập đoàn đa ngành với nhiều công ty thành viên tham gia sâu vào toàn chuỗi cung ứng thiết bị, phụ kiện, công nghệ sản xuất bia trên toàn thế giới. GEA cũng được biết đến là tập đoàn đi đầu trong R&D với nhiều công nghệ, kỹ thuật tiên tiến. Hội nghị VLB-Berlin năm 2019 tại Bangkok, GEA đã giới thiệu sơ lược về “Brewery 4.0” trong đó có đề cập đến công nghệ sản xuất bia liên tục. GEA đã cùng với tập đoàn bia lớn đã xây dựng một nhà máy bia liên tục tại Việt Nam. Mặc dù mức độ thành công của dự án chưa được công bố nhưng đây cũng là một minh chứng cho thấy triển vọng của “công nghệ liên tục” trong tương lai.
Nhà máy bia liên tục theo thiết kế của GEA thì tổng không gian xây dựng chỉ bằng 70% so với một nhà máy bia truyền thống. Đáng kể nhất là diện tích của công đoạn lên men chỉ bằng 50%. Tổng chi phí đầu tư xây dựng (CAPEX) của nhà máy bia liên tục vào khoảng 85% so với nhà máy bia truyền thống. Trong đó, chi phí xây dựng và chi phí thiết bị của công đoạn lên men lần lượt là 70% và 50% của nhà máy bia truyền thống.
I.1.a Sản xuất dịch nha liên tục:
Nhà nấu theo mẻ sử dụng các nồi nấu để thực hiện quá trình hồ hóa, đường hóa thì nhà nấu liên tục sử dụng các “cột phản ứng” để thực hiện quá trình bao gồm:
|
 |
Sơ đồ nguyên lý hệ thống nấu và bình phản ứng đĩa quay
Tại bộ nạp thế liệu, bột gạo (hoặc các loại thế liệu khác) sẽ được hòa trộn với nước, enzym nhiệt độ sau phối trộn tùy thuộc vào loại thế liệu, thông thường có thể 55oC. Hỗn hợp sau đó được nạp vào cột phản ứng từ bên dưới và di chuyển dần lên trên để thực hiện các quá trình hồ hóa, dịch hóa. Cột phản ứng có dạng các đĩa quay, bao gồm hệ thống gia nhiệt, và kiểm soát nhiệt độ. Bột nguyên liệu được xay búa để đảm bảo độ nhuyễn. Thời gian lưu của hỗ hợp được kiểm soát bởi tốc độ cấp liệu và thời gian di chuyển trong bình phản ứng. Đối với loại dịch nha (bia) không sử dụng thế liệu thì không cần cột phản ứng này.
Cột phản ứng chính là nơi xảy ra quá trình đường hóa. Malt và nước được phối trộn trong bộ cấp liệu, sau đó nạp vào bên dưới bình phản ứng chính. Tại đây, dịch thế liệu đã hồ hóa cũng được nạp vào cùng lúc, tốc độ 2 dòng nạp liệu được điều khiển để đạt nhiệt độ đường hóa mong muốn. Bình phản ứng chính cũng có bộ phận gia nhiệt và kiểm soát nhiệt độ. Thời gian đường hóa cũng chính là thời gian lưu trong bình phản ứng.
Cột phản ứng dạng đĩa quay được mô tả ở Encyclopedia of Chemical technology. Trục trung tâm có gắn tối thiểu 10 đĩa phẳng quay, diện tích đĩa khoảng 80% diện tích mặt cắt ngang của cột.
Dịch hèm sau khi đường hóa sẽ được tách cặn bằng máy decanter. Bã hèm sẽ được rữa bã và thu hồi dịch nha loãng bằng Decanter thứ 2. Dịch nha loãng (weak wort) sẽ được đưa lại phối trộn với nước pha bột malt.
Sơ đồ nguyên lý tách dịch hèm
Dịch nha sau khi tách bã hèm sẽ tiếp tục công đoạn đun sôi và houblon hóa. GEA sử dụng thiết bị đồng phân hóa iso alpha axit HOPSTAR Iso và định lượng iso alpha axit vào dịch nha đã gia nhiệt trước khi vào cột phản ứng.
Hopstar Iso
Không giống như hệ thống Đun sôi nhiệt độ cao (HTWB) được mô tả tại mục I. 2, thì hệ thống của GEA thiết kế gồm các thiết bị sau:
Dịch nha có nhiệt độ 76-78oC được gia nhiệt bằng hơi đến nhiệt độ sôi, được định lượng thêm iso alpha axit, axit hoặc caramel trước khi vào cột phản ứng. Cột phản ứng đĩa quay có cấu tạo tương tự như cột đường hóa. Các phản ứng hóa học như Maillard, biến tính protein, vô hoạt enzym, hình thành DMS,… được xảy ra trong cột phản ứng này. Thời gian lưu cũng được điều khiển bằng lưu lượng nhập liệu. Dịch nha sau đun sôi sẽ đưa qua cột khử DMS (Stripper). Hơi sạch được đưa vào đáy Stripper, dịch nha đi từ trên xuống, qua lớp đệm inox thì DMS bị hơi lôi cuốn đi lên trên và loại ra ngoài.
Tuần hoàn nhiệt: GEA sử dụng thiết bị tạo hơi tại nhà nấu sử dụng nước sạch để tạo hơi. Hơi sạch này cấp cho thiết bị stripper đồng thời cũng dùng để gia nhiệt dịch nha. Sau khi gia nhiệt dịch nha từ 76oC đến sôi thì hơi bị ngưng tụ thành nước nóng (khoảng 80-90oC). Nước ngưng này được bơm đến thiết bị tiền – giải nhiệt để nâng nhiệt lên 95oC và được cấp trở lại thiết bị tạo hơi.
I.1.b Lên men liên tục:
GEA sử dụng nguyên lý hệ thống lên men liên tục được mô tả ở phần I.3 tương tự như nhà máy bia DB – NewZealand.
Sơ đồ nguyên lý hệ thống lên men chính liên tục
I.1.c Lọc bia liên tục:
GEA sử dụng hệ thống lọc màng ceramic để đảm bảo khả năng lọc liên tục.
I.1.d Ưu điểm của nhà máy GEA:
Kết quả về mức tiêu thụ năng lượng và công suất yêu cầu của hệ thống động lực được GEA đưa ra như sau:
