- TỔNG QUAN.
Hệ thống lạnh được ví như trái tim của một nhà máy bia, nhiều khu vực trong nhà máy bia có nhu cầu về lạnh, có thể kể ra như sau:
- Làm lạnh nhanh dịch nha.
Làm lạnh nhanh dịch hoa ngay sau nồi lắng xoáy từ nhiệt độ 96 ÷ 980C xuống 6 ÷ 80C là một khâu rất quan trọng. Tốc độ làm lạnh yêu cầu là 30 ÷ 45 phút. Nếu làm lạnh không nhanh, đặc biệt là trong khoảng nhiệt độ từ 50 xuống 20 0C sẽ tạo điều kiện rất thuận lợi cho sự phát triển của các nhóm vi sinh vật có hại đối với việc lên men bia, làm giảm chất lượng và phẩm chất của bia. Phương pháp làm lạnh nhanh phổ biến ở nước ta hiện nay là cho dịch bia trao đổi nhiệt với nước lạnh 20C qua thiết bị trao đổi nhiệt tấm bản.
- Quá trình lên men bia, bảo quản bia.
Đặc trưng của quá trình lên men bia đó là phải được duy trì ở nhiệt độ thấp.
Giai đoạn đầu của quá trình lên men là giai đoạn lên men chính. Trong giai đoạn này, sự tiêu hao cơ chất diễn ra mạnh mẽ, một lượng lớn đường được chuyển hóa thành cồn và CO2, sản phẩm của quá trình lên men chính là bia non, đục, có mùi và vị đặc trưng nhưng chưa thích hợp cho việc sử dụng. Nhiệt độ trong quá trình lên men chính từ 7 ÷ 90C, thời gian lên men chính khoảng 7 ngày.
Sau giai đoạn lên men chính, chuyển sang quá trình lên men phụ và ủ bia. Quá trình lên men này diễn ra chậm, tiêu hao một lượng đường không đáng kể, bia được lắng trong, ổn định hương vị. Sản phẩm của quá trình lên men phụ là một loại nước giải khát có độ cồn nhẹ, CO2, hương thơm đặc trưng, vị ngọt nhẹ và đắng dịu, đó là sản phẩm của quá trình sinh hóa phức tạp diễn ra ở điều kiện nhiệt độ thấp trong thời gian dài. Nhiệt độ trong giai đoạn lên men phụ từ 2 ÷ 30C, thời gian lên men phụ là 14 ngày. Tổng thời gian lên men khoảng 21 ngày.
Bia sau khi lên men phụ sẽ qua quá trình lọc để loại bỏ men, tạo độ trong cho bia. Trước khi lọc, hạ nhiệt độ bia xuống 0 đến –10C. Trong quá trình lọc, bổ sung lại lượng CO2 tổn thất, bổ sung phụ gia chống oxi hoá và phụ gia ổn định cho bia.
Bia sau khi lọc trong gọi là bia tươi (bright beer) được trữ trong các bồn chứa bia tươi (BBT), đi tiếp đến công đoạn chiết rót vào chai, thanh trùng, dán nhãn, in code, chất vào két… hoàn tất quá trình sản xuất.
- Sản xuất nước bài khí
Nước bài khí được sử dụng với mục đích pha vào bia trong quá trình lọc để điều chỉnh độ đường theo yêu cầu công nghệ của từng loại bia. Với yêu cầu rất khắt khe về chỉ tiêu chất lượng, nên việc sản xuất nước bài khí tiêu tốn một phần khá lớn năng lượng trong các nhà máy bia.
Ban đầu nước cấp từ bồn nước nấu bia sẽ được qua thiết bị trao đổi nhiệt và trao đổi nhiệt với hơi để nâng nhiệt độ từ nhiệt độ môi trường lên đến nhiệt độ 800C và được vào tháp khử khí. Tại tháp khử khí nước được tưới từ trên cao xuống để làm các phân tử khí trong nước tách ra dạng hơi một cách dễ dàng, đồng thời ở dưới đáy tháp sẽ được cấp một nguồn CO2 có áp suất 6 bar thổi từ dưới lên để đuổi oxy ra ngoài. Nước từ đáy tháp khử khí được bơm quay trở lại trao đổi nhiệt với nước đầu vào và hạ nhiệt độ từ 800C xuống 500C. Sau đó nước được trao đổi nhiệt với Glycol -40C để hạ nhiệt từ 500C xuống nhiệt độ 3-40C và được đưa vào tank chứa nước bài khí.
- Hệ thống thu hồi CO2
Năng lượng lạnh sử dụng trong hệ thống thu hồi CO2 để ngưng tụ CO2 về dạng lỏng trước khi đưa vào bình chứa.
- Một số hộ tiêu thụ lạnh khác.
Một số khu vực khác có nhu cầu về làm lạnh như: Phòng bảo quan hoa hublon, phòng bảo quản men, phòng lọc bia, …
- QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ HỆ THỐNG LẠNH PHÂN TẦNG.
Về phía môi chất lạnh NH3: Môi chất lạnh NH3 sau khi qua máy nén được nén lên áp suất Pk (tương ứng với nhiệt độ ngưng tụ 35-37 độ C) rồi tới dàn ngưng tụ, tại đây gas NH3 được ngưng tụ thành lỏng và được đưa về bình chứa cao áp, từ bình chứa cao áp lỏng NH3 được tiết lưu vào bình hạ áp ở áp suất Po (tương ứng với nhiệt độ bay hơi (-7)-(-8) độ C), tại bình chứa hạ áp lỏng NH3 được đưa đến dàn bay hơi tấm bản bằng phương pháp trọng lực, lỏng NH3 vào dàn bay hơi trao đổi nhiệt làm lạnh Glycol thì được bốc hơi và đưa về bình chứa hạ áp, gas NH3 ở bình chứa hạ áp được hút về đầu hút của máy nén lạnh và lại được nén lên áp suất Pk kết thúc 1 chu trình kín.
Về phía môi chất lạnh Glycol: Glycol -4 độ được bơm tới các hộ sử dụng để làm lạnh các quá trình công nghệ, sau khi làm lạnh thì được dẫn về tank chứa Glycol nóng, từ đây Glycol có nhiệt độ cao (khoảng 1 độ C) được bơm tới dàn bay hơi để được làm lạnh xuống -4 độ và đưa về tank chứa Glycol -4 độ để tiếp tục đi làm lạnh, kết thúc 1 vòng tuần hoàn kín.[:en]OVERVIEW
Cooling system is the heart of a brewery in which there are many areas requiring refrigeration such as:
Rapid cooling of wort:
Rapid cooling of flower material behind whirlpool from 96 ÷ 980C to 6 ÷ 80C is a significantly important step. The required time is 30 ÷ 45 minutes. If notrapidly cooled, especially in the temperature range of 50 to 20 ° C, it will promote the growth of harmfulmicrobial groups to beer fermentation. This may reduce the quality of beer. The most popular cooling method in our country is toexchange heat between beer and cold water of 20C through plate heat exchanger.
Process of beer fermentation and preservation
The characteristic of beer fermentation is that it must be maintained at low temperature.
The first stage of fermentation is the main stage. At this stage, the substrate consumption is strong and a large amount of sugar is converted into alcohol and CO2. The product of fermentation process is new beer which has opaque colour with specific smell and taste. However, the product of this stage cannot be used yet. The temperature in the main fermentation process is from 7 ÷ 90C and fermentation time is about 7 days.
After the main fermentation process, secondary fermentation- and brewing stage will be processed. This process is slow, consuming a small amount of sugar. At this stage,beer isfiltered and has smoother flavour. The product of the secondary fermentation is a mild alcoholic beverage with CO2, aroma, mild sweetness and bitterness. This is the product of complex biochemical process that takes place in the long-time low-temperature heating environment. The temperature in the secondary fermentation stage is from 2 ÷ 30C in 14 days. Total fermentation time is about 21 days.
Beer after secondary fermentation will befiltered to remove yeast to clarify beer. Before filtering, beer temperature will be lowered from 0 to -10C. During filtering, lost CO2 will be added along withantioxidant additives and stabilizers.The product of this filtration process is called fresh beer (bright beer) which is stored in tanks and prepared for bottling process (includingpasteurizing, labeling, printing andfilling intotanks).
Production of carbonated water
Carbonated water is used for the purpose of mixing beer during the filtration process to adjust the sugar required by the technology of level for each beer’s type making. With a strict requirement for quality, the production of carbonated water consumes a significant share of energy in breweries.
Initially the water supplied from the brewing tank will be run through a heat exchanger, exchanging temperature with steamto raise the temperature from ambient temperature to 800C then going into degassing tank. At the top of the tank, the water will be poured from high position to make gas molecules in the water separate easily. At the bottom of the tank, 6 bars blown from the bottom push oxygen out. The water from the bottom of degassing tank will be pumped back into the heat exchanger with the water inlet (with lowering the temperature from 800C to 500C). Water, subsequently, is exchanged with Glycol-40C to cool down from 500C to 3 – 40C and put into an anaerobic tank.
CO2 recovery system
Cooling energy uses CO2 recovering system to condense CO2 into liquid before entering containers.
Other cooling energy consumption areas
In other areas, there is a need for refrigeration such as: hopping room, ferment preserving room, beer filtering room etc.
LAYERED REFRIGERANT TECHNOLOGY system PROCESS
On NH3 refrigerant side: After passing the compressor, NH3 refrigerant is pressurized to Pk pressure (corresponding to the condensing temperature of 35-37 degrees Celsius) and then goes to the condenserin which NH3 gas is condensed into liquid and led to a high pressure container From a high-pressure liquid tank,NH3 is released into a low pressure tank at Po pressure(corresponding to the evaporating temperature (-7) – (- 8) degree Celsius). A low pressureliquid NH3 is delivered to the evaporator plate by gravity method. Liquid NH3 in evaporator cools Glycol then is brought to low pressure tank. NH3 gas in lower tank isdrawn to the suction head of the refrigeration compressor and compressed to the pressure of Pk to complete a closed cycle.
On Glycol refrigerant side: -4-degree Glycol is pumped to areas to cool the technological process then is directed to the tank containing hot glycol (about 1 degree Celsius). Glycol will then be pumped to evaporator to be cooled down to 4-degree and poured to a 4-degree Glycol tank to continue cooling, which ends a closed loop.[:]
