Phương pháp tách Alcohol trong sản xuất bia không cồn

Bia không cồn hoặc bia ít cồn thường có tỷ lệ alcohol trong bia nhỏ hơn 0.5% . Tỷ lệ alcohol này tương đương với hàm lượng alcohol có trong nước cam mới vắt và trái cây chín. Các loại bia không cồn cũng trải qua những quy trình sản xuất bia ‘truyền thống’ như: xay nhuyễn, đun sôi, thêm hoa bia và lên men. Trong khi các loại bia thông thường sau đó được đóng chai (hoặc đóng lon, đóng vào vại bia), thì các loại bia không cồn cần phải thêm bước loại bỏ hoặc giảm bớt độ cồn từ 4.5 – 8% xuống khoảng 0.05 – 0.5%.

Nội dung bài viết

Các phương pháp tách Alcohol

Nấu bia ở nhiệt độ cao

Một trong những cách phổ biến nhất là nấu bia ở nhiệt độ cao trước khi đóng nắp bia. Alcohol có nhiệt độ sôi thấp hơn nước. Ứng dụng sự khác biệt tính chất vật lý giữa hai chất này, các nhà sản xuất bia có thể đun bia đã lên men cho đến khi còn lại lượng ethyl alcohol hoặc etanol mong muốn.

Tuy nhiên, phương pháp đun bia theo cách này sẽ ảnh hưởng nhiều đến hương vị bia.

Ứng dụng chưng cất lôi cuốn ở điều kiện chân không

Để giảm thiểu việc biến tính vì nhiệt, một số nhà sản xuất bia thực hành phương pháp chưng cất chân không. Môi trường chân không giúp làm giảm nhiệt độ sôi của alcohol, đồng thời các chất tạo hương vị bia dễ bay hơi khác (như axit alpha trong hoa bia) ít bị ảnh hưởng hơn.

Ứng dụng thẩm thấu ngược (công nghệ lọc)

Phương pháp loại bỏ alcohol trong bia thứ ba là thẩm thấu ngược. Bia được đi qua lưới lọc với các lỗ nhỏ đến mức chỉ có alcohol và nước (và một số axit bay hơi) mới có thể đi qua.

Sau khi loại bỏ cồn, nhà sản xuất bia thường tái cacbonat bia bằng cách sục khí CO2. Quy trình thẩm thấu ngược cho phép bất kỳ loại bia truyền thống nào thành bia không cồn và các thành phần chính trong bia không bị biến tính vì nhiệt nên hương vị của bia cũng ít bị ảnh hưởng hơn.

Module thiết bị tách Alcohol

Cụm thiết bị theo phương pháp chưng chất chân không

Cụm thiết bị tách alcohol trong sản xuất bia không cồn bao gồm:

1- Thiết bị gia nhiệt sơ bộ và tuần hoàn nhiệt

2- Thiết bị degassing tách khí CO2

3- Thiết bị thu hồi hương bia & các chất bay hơi

4- Cột chưng cất tách alcohol

5- Thiết bị gia nhiệt tạo hơi bão hòa

6- Thiết bị ngưng tụ alcohol

• Cột chưng cất lôi cuốn

Cột chưng cất lôi cuốn thực hiện quá trình tách alcohol thông qua việc đưa hơi nước bão hòa từ dưới lên trên, đi qua các mâm chưng chất trong điều khiện chân không. Bia chứa cồn đi theo chiều ngược lại từ trên xuống dưới và được phân bố theo dòng nhằm tăng tối đa tiếp xúc với hơi nước.

Hơi nước đi theo chiều dọc của cột chưng cất lôi cuốn theo alcohol trong bia và các hợp chất bay hơi khác. Hơi thoát ra từ phía trên của cột chưng cất được dẫn qua thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm nhằm làm mát và ngưng tụ hơi chứa alcohol.

Bia sau khi qua cột chưng có thể được tiếp tục tuần hoàn qua cột để đạt nồng độ alcohol yêu cầu.

• Thiết bị Degassing và thu hồi hương bia

Do hệ thống chưng cất được vận hành trong điều kiện chân không, nếu CO2 còn lại trong bia, CO2 này sẽ theo dòng lưu bia đi qua bơm chân không. Điều này đòi hỏi bơm chân không cần có công suất lớn để xử lý tất cả CO2. Bằng cách loại bỏ CO2 trong thiết bị Degassing, bơm chân không được thay thế bằng loại bơm nhỏ hơn nhiều, giảm đáng kể mức tiêu thụ điện không cần thiết.

Đồng thời, nếu CO2 không được loại bỏ khỏi bia trước khi vào cột chưng cất, một phần CO2 sẽ theo dòng hơi nước chứa alcohol ngưng tụ, dẫn đến alcohol thu hồi có tính axit cao. Do đó, dòng sản phẩm ngưng tụ sau đó cần phải qua quá trình loại bỏ CO2 hòa tan bằng cách quay trở lại cột chưng cất để thu hồi. Việc áp dụng thiết bị degassing giúp loại bỏ quá trình tách CO2 hòa tan, giảm tải lưu lượng đi qua cột chưng cất, tiết kiệm năng lượng và đơn giản hóa quy trình.

• Thiết bị trao đổi nhiệt và gia nhiệt tạo hơi bão hòa

Nhằm tận dụng và thu hồi nhiệt một cách tối đa, hệ thống bố trí dòng bia sau khi tách alcohol (đã tiếp xúc với hơi nước nóng) thông qua thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm, gia nhiệt sơ bộ cho dòng bia đầu vào trước khi đi qua cột chưng cất. Đồng thời, giảm thiểu việc biến tính cho nhiệt khi tiếp xúc với nhiệt độ cao.

Nước cấp vào thiết bị gia nhiệt tạo hơi bão hòa là nước mềm (đã loại bỏ ion Ca và Mg). Thiết bị gia nhiệt tạo hơi bão hòa có thể là dạng tấm hoặc dạng ống. Hơi nước tạo nước được sử dụng làm hơi lôi cuốn và cấp vào dưới đáy của cột chưng cất.

• Bộ vệ sinh CIP, SIP tích hợp

Cụm thiết bị tách Alcohol De-alcoholization hãng Alfa Laval bao gồm các module thiết bị phục vụ quá trình CIP và SIP cho cột chưng cất, từ đường ống dẫn hơi tới đường ống dẫn hơi chứa alcohol ngưng tụ. Tần suất CIP phụ thuộc vào yêu cầu của từng nhà máy. Quy trình thông thường được thực hiện 2 lần/ tuần CIP với acid và SIP 1 lần/ tuần kết hợp vệ sinh với acid 1 lần/ tháng.   

• Hệ điều khiển và tự động hóa

Cụm thiết bị chưng cất tách alcohol trong bia của hãng Alfa Laval được điều khiển tự động thông qua PLC Siemens (kết nối từ xa tới SCADA). Chi tiết thông số vận hành (bao gồm tình trạng hiện hành, cài đặt nhiệt độ, alarm…) và quy trình vận hành được cài đặt dễ dàng thông qua màn hình màu HMI.

Thông số kỹ thuật tổng quát của cụm thiết bị chưng chất chân không

  • Hãng Alfa Laval – Xuất xứ: Thụy Điển
  • Tỷ lệ alcohol bia đầu vào: 4.5 – 8%
  • Tỷ lệ alcohol trong bia đầu ra: <0.05%
  • Công suất: 500- 10,000 lít/h
  • Nước tiêu thụ (tạo hơi bão hòa): 200 – 1,600 lít/h
  • Áp suất vận hành cột chưng cất: 10 – 11 kPa (1.5 – 1.6 psi)
  • Nhiệt độ vận hành cột chưng cất: ~ 40 °C

Cụm thiết bị theo phương pháp thẩm thấu ngược

Hệ thống sử dụng màng lọc hình xoắn ốc chuyên dùng cho thẩm thấu ngược.

Các màng lọc chuyên dụng tách bia cấp vào thành hai dòng.

  • Dòng thấm – bao gồm nước và alcohol – đi qua các màng.
  • Dòng retentate – bao gồm các protein đậm đặc, các hợp chất tạo màu, hương vị và được dẫn trở lại bồn chứa bia.

Các lỗ xốp của màng lọc alcohol được đo bằng Angstrom (10-10 m) và cần duy trì áp suất bắt buộc để chất lỏng đi qua màng. Trên thực tế, các màng lọc được sử dụng để lọc nano và thẩm thấu ngược có kích thước rất nhỏ nên lỗ lọc cũng không thể nhìn thấy ngay cả khi quét bằng kính hiển vi điện tử.

Bia trước khi qua bộ lọc được nâng lên áp suất 30-35 bar. Do tác động của áp suất cao, các phân tử nhỏ như nước và alcohol bị ép qua, trong khi các phân tử lớn hơn như protein, các hợp chất tạo hương vị và màu sắc của bia được giữ lại.

Nguồn tài liệu tham khảo

Bài viết được tổng hợp từ các nguồn:

Vui lòng nhập từ khóa tìm kiếm

Form báo giá Bộ chống tắc silo

Bạn có gì thắc mắc?

Đội ngũ tư vấn viên của Song Song sẵn sàng giải đáp mọi câu hỏi của bạn.

Bạn cần báo giá?

Form báo giá Máy nghiền

Bạn có gì thắc mắc?

Đội ngũ tư vấn viên của Song Song sẵn sàng giải đáp mọi câu hỏi của bạn.

Bạn cần báo giá?

Form báo giá cân định lượng

Bạn có gì thắc mắc?


Hãy gọi vào số hotline của chúng tôi, đội ngũ tư vấn của Song Song sẽ giải đáp mọi thắc mắc của bạn.

Form báo giá ống nối mềm BFM

Bạn có gì thắc mắc?

Đội ngũ tư vấn viên của Song Song sẵn sàng giải đáp mọi câu hỏi của bạn.