Chất tải lạnh - Ứng dụng của công nghệ lạnh trong sản xuất bia, nước ngọt

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

       Bia là sản phẩm thực phẩm thuộc loại đồ uống độ cồn thấp, thu nhận được bằng cách lên men rượu ở nhiệt độ thấp dịch đường (từ gạo, ngô, tiểu mạch, đại mạch vv…), nước và hoa húp lông. Qui trình công nghệ sản xuất bia trải qua nhiều giai đoạn cần phải tiến hành làm lạnh mới đảm bảo yêu cầu.
      Đối với nhà máy sản xuất bia hiện đại, lạnh được sử dụng ở các khâu cụ thể như sau:

• 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.

          

 Chất tải lạnh - Ứng dụng của Hệ thống lạnh trong sản xuất bia, nước ngọt

1.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.

2. 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.

3.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.

4.Làm lạnh nước 1^oC

     Nước lạnh được sử dụng trong nhà máy bia với nhiều mục đích khác nhau. Đặc biệt được sử dụng để làm lạnh nhanh dịch đường sau khi được houblon hoá đến khoảng 20^oC. Việc sử dụng nước 1^oC là một giải pháp rất hữu hiệu và kinh tế trong các nhà máy bia hiện đại. Phụ tải nhiệt của các mẻ nấu theo thời gian trong ngày không đều và liên tục mà có dạng hình xung. Khi các mẻ nấu hoàn thành yêu cầu phải tiến hành làm lạnh rất nhanh. Rõ ràng nếu sử dụng làm lạnh trực tiếp thì công suất máy lạnh sẽ rất lớn.
     Việc sử dụng nước lạnh 1^oC để hạ lạnh nhanh. Dịch đường cho phép trữ một lượng lạnh đáng kể để làm lạnh dịch đường của các mẻ nấu một cách nhanh chóng. Điều này cho phép không cần có hệ thống lạnh lớn nhưng vẫn đảm bảo yêu cầu. Nước được làm lạnh nhờ glycol đến khoảng 1^oC qua thiết bị làm lạnh nhanh kiểu tấm bản.

5.Làm lạnh hầm bảo quản tank lên men và điều hoà

• Trong một số nhà máy công nghệ cũ, bia được bảo quản lạnh trong các hầm làm lạnh. Trong trường hợp này cần cung cấp lạnh để làm lạnh hầm bảo quản.
• Có thể sử dụng lạnh của glycol để điều hoà không khí trong một số khu vực nhất định của nhà máy, các phòng bảo quản hoa vv..

      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.
Sưu tầm

CÔNG TY TNHH TMDV VĂN CAO

Chất tải lạnh
Monoethylene glycol (M.E.G)
Propylene Glycol (PG) công nghiệp

Tiếp theo

Chất tải lạnh

Trước kia chất tải lạnh thường được sử dụng ở nước ta là các dung dịch muối như NaCl, CaCl2 ... Tuy nhiên, các dung dịch muối này là những môi trường xâm thực rất mạnh. Là nguyên nhân dẫn đến ăn mòn kim loại có mặt trong hệ thống. Gây ra sự phá huỷ trang thiết bị làm giảm hiệu quả kinh tế và ảnh hưởng tới quá trình sản xuất.
Gần đây, do nhu cầu phát triển sản xuất, đổi mới công nghệ trong ngành thực phẩm. Các trang thiết bị công nghệ mới đòi hỏi các sản phẩm phục vụ kèm theo phải đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật cao của máy móc, thiết bị. Vì vậy chất tải lạnh cũng dần được chuyển đổi từ các dung dịch muối sang loại môi chất khác nhằm khắc phục được các nhược điểm của các chất tải lạnh truyền thống.
Do là sản phẩm mới sử dụng cho trang thiết bị, công nghệ mới nên hiện tại ở nước ta chưa có sản phẩm chất tải lạnh được sản xuất trong nước. Phải sử dụng các sản phẩm nhập ngoại hoặc được cung ứng bởi các hãng nước ngoài. Hiện nay ở Việt Nam những chất tải lạnh đáp ứng được nhu cầu chất tải lạnh đối với các hệ thống làm lạnh trong các nhà máy chế biến thuỷ sản và chế biến thực phẩm chủ yêu là chất tải lạnh gốc glycol và đó là hai chất: Propylen Glycol Dược (PG) và Monoethylen Glycol (MEG).

1.Propylene Glycol Dược:

* Tính chất

- PG dược có độc tính thấp và cực kỳ tinh khiết vì thế nó được dùng trong công nghiệp dược, mỹ phẩm, thực phẩm, nước giải khát và các ứng dụng khác.
- Polypropylene glycol là chất lỏng không màu. Gần như không mùi, hơi nhớt, hút ẩm. Có khả năng hoà tan nhiều loại vô cơ, hữu cơ (acid béo, alcohol, ketone, ester) và tan hoàn toàn trong nước.
- PG là chất kháng khuẩn và là chất bảo quản thực phẩm hiệu quả.
- PG USP là một dung môi quan trọng hoà tan nhiều loại chất thơm. Hương dược được dùng trong công nghiệp ly trích hương thơm tạo ra các hương thơm cô đặc có chất lượng cao và giá thành rẻ.
- Độ bay hơi thấp.
- Giá trị độ ẩm nên tạo độ bền ẩm cho sản phẩm.

* Chất tải lạnh

- PG dược có độc tính thấp và cực kỳ tinh khiết. Vì thế nó được dùng trong công nghiệp dược, mỹ phẩm, thực phẩm, nước giải khát và các ứng dụng khác.
- Polypropylene glycol là chất lỏng không màu, gần như không mùi, hơi nhớt, hút ẩm. Có khả năng hoà tan nhiều loại vô cơ, hữu cơ (acid béo, alcohol, ketone, ester) và tan hoàn toàn trong nước.
- Khi thêm PG vào nước sẽ làm giảm nhiệt độ đông của nước thấp hơn.
- Chất này được dùng làm chất làm lạnh rất tốt. Ưu điểm: bay hơi thấp nên tỷ lệ hao hụt khi sử dụng thấp. Sử dụng trong các nhà máy bia và nước giải khát.

 

MONOETHYLENE GLYCOL (MEG)[/caption]

2.Monoethylene Glycol (MEG)

* Tính chất:

- Monoethylene Glycol còn gọi là Ethylene Glycol. Thường được viết tắt MEG. Là hợp chất hữu cơ được sử dụng rộng rãi như một chất chống đông và là tiền chất của các polymers.
- Ở dạng tinh khiết, nó là một chất không màu, không mùi. Có vị ngọt. MEG có độc tính cao, khi nuốt phải có thể dẫn đến tử vong.

* Chất tải lạnh:

• Chất làm mát và tải nhiệt

- MEG được sử dụng như một chất truyền nhiệt đối lưu như trong xe hơi. Chất lỏng làm lạnh trong máy tính, trong nước làm lạnh của máy điều hòa, hoặc các hệ thống phải mát dưới nhiệt độ đóng băng của nước.
-Trong hệ thống sưởi ấm/ làm mát địa nhiệt. MEG là chất lỏng tải nhiệt thông qua việc sử dụng một máy bơm địa nhiệt. MEG vừa lấy năng lượng từ các nguồn (giếng, hồ, đại dương). Vừa giải nhiệt ra các nguồn, tùy thuộc vào mục đích sử dụng là làm nóng hay làm lạnh.
- MEG có nhiệt dung riêng khoảng bằng một nửa của nước. Vì vậy trong khi làm tăng khả năng chống đông và nhiệt độ sôi thì đồng thời nó cũng làm giảm nhiệt dung riêng của hỗn hợp nước này với nước tinh khiết.
- Một hỗn hợp với tỉ lệ 1:1 theo khối lượng của nước với MEG sẽ có nhiệt dung riêng. Khoảng 0.75 BTU/lb F, do đó tốc độ chảy trong cùng một hệ đòi hỏi tăng lên so với nước.
- Ngoài ra việc làm tăng nhiệt độ sôi so với nước tinh khiết sẽ làm giảm hiệu quả tải nhiệt trong một số trường hợp như tường xi lanh động cơ xăng.

• Chất chống đông

- Do điểm đông đặc thấp và có khuynh hướng tạo thành dạng tinh thể nên MEG có khả năng chống đông tốt. Một hỗn hợp gồm 60% MEG và 40% nước sẽ không bị đóng băng ở nhiệt độ trên -45oC.

CÔNG TY TNHH TMDV VĂN CAO

Chất tải lạnh
Monoethylene glycol (M.E.G)
Propylene Glycol (PG) công nghiệp

Tiếp theo