Bước đầu nghiên cứu chế tạo màng siêu lọc ứng dụng thử để lọc bia và xử lý nước b•i rác Nam Sơn - Sóc Sơn - Hà Nội

Trong những năm gần đây màng và kỹ thuật lọc màng đ• phát triển rất mạnh, phạm vi ứng dụng của nó rất rộng r•i. Màng đ• được ứng dụng vào ngành công nghiệp quan trọng với quy mô lớn như tách nước ngọt từ nước biển bằng phương pháp thẩm thấu ngược, trong y tế màng được dùng để tách các loại độc tố trong máu, để lọc thuốc tiêm, dịch chuyền.. Đặc biệt màng đ• được ứng dụng trong quá trình lọc bia và xử lý nước thải - Trong quá trình sản xuất bia, khâu lọc đóng vai trò rất quan trọng. Lọc trong để loại bỏ nấm men thuần chủng, các vi sinh vật và các tiểu phân lơ lửng. Người ta có thể làm trong bia với vải và chất trợ lọc diatomit tuy nhiên bia sau khi lọc phải tiến hành thanh trùng nhiệt sẽ làm ảnh hưởng đến hương, vị, màu sắc của bia. Ngoài ra nếu chất trợ lọc không tinh khiết sẽ đem vào bia một số tạp chất không có lợi cho sức khoẻ. ưu điểm của lọc bia bằng màng là có thể loại bỏ hết các vi sinh vật mà không ảnh hưởng đến màu sắc và hương vị của bia. - Hiện nay vấn đề môi trường đang được quan tâm đặc biệt vì tầm quan trọng của nó đối với tương lai. Một trong các vấn đề nổi bật đó là rác thải đô thị. ở Việt Nam thì công nghệ xử lý rác thải đô thị chủ yếu được tiến hành theo kiểu chôn lấp. Các b•i rác đ• được xây dựng theo quy mô khác nhau tuỳ thuộc vào kinh phí của từng địa phương. B•i rác Nam Sơn được xem là lớn hơn cả để xử lý rác thải của Hà Nội. Rác được chôn lấp tại các bể có đáy lót bằng các chất chống thấm và rò rỉ ra các nguồn nước xung quanh. Tuy nhiên do nước mưa cùng với nước rác phân huỷ thì có hàng nghìn mét khối nước tạo ra đòi hỏi phải được xử lý. Sau các công đoạn xử lý điển hình như hoá lý, hoá học và sinh học thì trong nước vẫn còn các hợp chất hữu cơ khó phân huỷ (dưới dạng các hợp chất mạch vòng) làm cho COD của nước còn cao chưa đạt tiêu chuẩn thải ra môi trường tự nhiên. Để giải quyết vấn đề này thì người ta có thể xử dụng than hoạt tính, oxy hoá kết hợp nhưng giá thành còn cao[6]. Do đó chúng tôi đ• thử nghiên cứu và ứng dụng màng lọc vào quá trình xử lý loại bỏ các hợp chất hữu cơ khó phân huỷ và đ• thu được một số kết quả nhất định. Sau đây là kết quả của chúng tôi trong việc Bước đầu nghiên cứu chế tạo màng siêu lọc ứng dụng thử để lọc bia và xử lý nước b•i rác Nam Sơn - Sóc Sơn - Hà Nội.

Lời cảm ơn

Với lòng biết ơn sâu sắc em xin gửi đến PGS.TS phạm văn khiêm và Thạc sĩ Trần Thị Dung đã giao đề tài và tận tình hớng dẫn em trong suốt quá trình em thực tập tại Cơ sở chế tạo màng lọc - Đại học Quốc gia Hà Nội.

Và cũng qua đây em xin gửi lời cảm ơn đến các anh chị trong Cơ sở chế tạo màng lọc - Đại học Quốc gia Hà Nội đã tạo

điều kiện giúp đỡ em trong suốt quá trình thực tập tại đây.

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong khoa và các bạn sinh viên K44B đã động viên và giúp đỡ em trong quá trình học tập và hoàn thành khoá luận này.

Mục lục Lời cảm ơn

Mở đầu 4

Phần tổng quan 5

1 Giới thiệu chung về màng lọc 5

1.1 Cấu trúc của màng 5

1.2 Các kiểu màng 5

1.3 Một số đặc tính của màng 6

1.4 Một số đặc trng cơ lý của màng 6

1.5 Cơ chế tách trên màng 8

1.5.1 Thuyết mô hình mao quản 8

1.5.2 Thuyết sàng lọc 8

1.6 Các yếu tố ảnh hởng tới quá trình tách trên màng 8

2 Công nghệ sản xuất bia 10

2.1 Chuẩn bị nguyên liệu 10

2.2 Quá trình đờng hoá hoa houblon 11

2.3 Quá trình lên men 12

2.4 Lọc bia, làm trong bia, đóng chai thành bia thành phẩm 13

2.4.1 Mục đích của qúa trình lọc bia, làm trong bia 13

2.4.2 Cơ sở lý thuyết của quá trình làm trong bia 13

2.4.3 Các phơng pháp làm trong bia 14

3 Các tiêu chuẩn chất lợng của bia 17

3.1 Các chỉ tiêu cảm quan của bia 17

3.2 Các chỉ tiêu hoá lý của bia 18

3.3 Các chỉ tiêu vi sinh vật của bia hơi, bia chai, bia hộp 18

4 Rác thải sinh hoạt, các thông số chính của nớc rác và các phơng pháp xử lý nớc rác 19

4.1 Rác thải sinh hoạt 19

4.2 Các thông số chính của nớc rác 20

4.2.1 Hàm lợng chất rắn 20

4.2.2 Hàm lợng ôxy hoà tan DO 21

4.2.3 Nhu cầu ôxy hoá học COD 21

4.2.4 Nhu cầu ôxy sinh hoá BOD 22

4.2.5 Độ màu 23

4.2.6 Độ đục 23

4.2.7 Các chất dinh dỡng 23

4.3 Các phơng pháp xử lý nớc thải 23

4.3.1 Phơng pháp hoá lý 23

4.3.2 Xử lý nớc thải bằng phơng pháp sinh học 25

4.4 Đặc tính nớc rác Nam Sơn 27

Phần thực nghiệm 29

2.1 Hoá chất, thiết bị 29

2.1.1 Hoá chất 29

2.1.2 Thiết bị 29

2.2 Các chỉ tiêu đánh giá chất lợng màng lọc 29

2.3 Các phơng pháp phân tích kiểm tra độ lu giữ của màng lọc 30

2.4 Nghiên cứu chế tạo màng lọc bia Xellulo axetat và polyprobylen biến tính 31

2.4.1 Quy trình công nghệ 31

2.4.2 Màng Xellulo axetat kéo trên kính 32

2.4.3 Màng Xellulo axetat có đế vải 32

2.4.4 Màng Xellulo axetat và polyprobylen biến tính 33

2.5 ứng dụng màng lọc xử lý nớc rác Nam Sơn Hà Nội 35

2.5.1 Tìm hiểu sự biến động hàm lợng chất hữu cơ và amoni của nớc rác Nam Sơn 35

2.5.2 Kết quả lọc nớc rác Nam Sơn sau cộng đoạn xử lý hoá lý và tách loại amoni 35

2.5.3 Khảo sát độ lu dữ theo thời gian bốc hơi của màng lọc 36

2.5.4 So sánh màng M3 với màng vi trùng có kích thớc lỗ 0,22 m 37

Kết luận 38

Tài liệu tham khảo

Mở đầu Trong những năm gần đây màng và kỹ thuật lọc màng đã phát triển rất mạnh, phạm vi ứng dụng của nó rất rộng rãi Màng đã đợc ứng dụng vào ngành công nghiệp quan trọng với quy mô lớn nh tách nớc ngọt từ nớc biển bằng phơng pháp thẩm thấu ngợc, trong y tế màng đợc dùng để tách các loại độc tố trong máu, để lọc thuốc tiêm, dịch chuyền Đặc biệt màng đã đợc ứng dụng trong quá trình lọc bia và

xử lý nớc thải

- Trong quá trình sản xuất bia, khâu lọc đóng vai trò rất quan trọng Lọc trong để loại bỏ nấm men thuần chủng, các vi sinh vật và các tiểu phân lơ lửng

Ng-ời ta có thể làm trong bia với vải và chất trợ lọc diatomit tuy nhiên bia sau khi lọc phải tiến hành thanh trùng nhiệt sẽ làm ảnh hởng đến hơng, vị, màu sắc của bia Ngoài ra nếu chất trợ lọc không tinh khiết sẽ đem vào bia một số tạp chất không có lợi cho sức khoẻ u điểm của lọc bia bằng màng là có thể loại bỏ hết các vi sinh vật

mà không ảnh hởng đến màu sắc và hơng vị của bia

- Hiện nay vấn đề môi trờng đang đợc quan tâm đặc biệt vì tầm quan trọng của nó đối với tơng lai Một trong các vấn đề nổi bật đó là rác thải đô thị ở Việt Nam thì công nghệ xử lý rác thải đô thị chủ yếu đợc tiến hành theo kiểu chôn lấp Các bãi rác đã đợc xây dựng theo quy mô khác nhau tuỳ thuộc vào kinh phí của từng

địa phơng Bãi rác Nam Sơn đợc xem là lớn hơn cả để xử lý rác thải của Hà Nội Rác đợc chôn lấp tại các bể có đáy lót bằng các chất chống thấm và rò rỉ ra các nguồn nớc xung quanh Tuy nhiên do nớc ma cùng với nớc rác phân huỷ thì có hàng nghìn mét khối nớc tạo ra đòi hỏi phải đợc xử lý Sau các công đoạn xử lý điển hình

nh hoá lý, hoá học và sinh học thì trong nớc vẫn còn các hợp chất hữu cơ khó phân huỷ (dới dạng các hợp chất mạch vòng) làm cho COD của nớc còn cao cha đạt tiêu chuẩn thải ra môi trờng tự nhiên Để giải quyết vấn đề này thì ngời ta có thể xử dụng than hoạt tính, oxy hoá kết hợp nhng giá thành còn cao[6] Do đó chúng tôi đã thử nghiên cứu và ứng dụng màng lọc vào quá trình xử lý loại bỏ các hợp chất hữu cơ

tôi trong việc Bớc đầu nghiên cứu chế tạo màng siêu lọc ứng dụng thử để lọc

bia và xử lý nớc bãi rác Nam Sơn - Sóc Sơn - Hà Nội

phần tổng quan

1.Giới thiệu chung về màng lọc.

1.1 Cấu trúc của màng

Có 2 loại cấu trúc của màng là :

a) Màng đối xứng: là loại màng có cấu trúc đồng nhất từ trên xuống dới

với 2 mặt hoàn toàn nh nhau Loại màng này đợc sử dụng chủ yếu trong vi lọc để lọccác vật nhỏ nh bụi bẩn, hoặc dùng cho thẩm tách máu (nh: màng xenlophan,cuprophan )

b) Màng bất đối xứng: là loại màng có chứa lớp hoạt động cực mỏng và

lớp đỡ xốp, loại màng này có hiệu quả tách tốt Tuỳ theo điều kiện tạo màng mà cóthể thay đổi chiều dày lớp hoạt động và cấu trúc lớp đỡ xốp Lớp hoạt động thờngdày từ 0,1m đến 1m còn lớp đỡ xốp dày từ 100m đến 300m Tuỳ theo cấu trúccủa lớp đỡ mà màng đợc chia làm 2 loại :

+ Loại có cấu trúc ngón tay: Rất xốp và chứa các lỗ lớn hình ngón tay, xuấtphát từ lớp hoạt động và vuông góc với nó

+ Loại có cấu trúc bọt (tổ ong): ít xốp hơn có chứa các lỗ nhỏ phân bố tơng

đối đồng đều

-Khả năng tách của màng do lớp hoạt động quyết định (lớp hoạt động mỏng

có nhiệm vụ giữ chất cần tách) còn lớp đỡ chỉ làm tăng độ bền cơ học của màng, giữcho lớp hoạt động khỏi bị rách chứ không cản trở tới việc vận chuyển dung môi vàchất tan qua màng.Các lỗ xốp để dung môi đi qua Do đó loại màng này có năngsuất lọc cao

-Ngoài loại màng có lớp hoạt động và lớp đỡ làm từ cùng một loại vật liệucòn có loại màng với lớp hoạt động và lớp đỡ xốp làm từ các loại vật liệu khác nhaugọi là màng composit Loại màng này có hiệu quả tách cao, có tính năng cơ học vàhoá học rất tốt Màng siêu lọc và thẩm thấu ngợc phải có cấu trúc bất đối xứng thìmới cho năng suất lọc cao

1.2 Các kiểu màng.

Ngời ta có thể phân biệt các loại màng khác nhau dựa vào kích thớc lỗ màng.Tuỳ theo kích thớc của lỗ màng mà màng có thể lu giữ đợc những chất có trọng lợngphân tử khác nhau Vi lọc và siêu lọc giữ lại các phân tử lớn và vi khuẩn, cho phépdung môi và ion đi qua áp xuất làm việc của quá trình cao

1.3 Một số đặc tính quan trọng của màng.

1.3.1 Mật độ lỗ.

- Mật độ lỗ là số lỗ trên một đơn vị diện tích bề mặt màng, các màngcông nghiệp thờng có từ 108 109 lỗ / 1cm2

- Tính chất này cũng cho phép phần nào đánh giá đợc độ xốp và lu lợnglọc của màng Các màng có cùng đờng kính lỗ xốp thì màng nào có mật độ lỗ xốplớn sẽ có độ xốp lớn hơn, lu lợng lọc lớn hơn và ngợc lại

1.3.2 Độ thấm ớt.

- Độ thấm ớt là một đặc tính quan trọng của màng lọc Màng lọc mà dễthấm ớt bởi dung dịch cần lọc thì quá trình lọc xảy ra dễ dàng hơn so với màng lọckhông thấm ớt bởi dung dịch cần lọc

1.4.1.Chiều dày của màng.

- Chiều dày của màng là một đặc trng quan trọng, chiều dày màng đợckhống chế khi chế tạo Nếu màng quá dày thì trở lực của màng càng lớn và năngsuất lọc của màng bị giảm, nhng màng sẽ bền hơn, ngợc lại màng mỏng sẽ khôngbền Thông thờng các màng làm ra có chiều dày từ 100 m  500 m Và chiều dàymàng là dao động từ 10% so với giá trị xác định

1.4.2 Năng suất lọc và sự bít lỗ

- Năng suất lọc kí hiệu Jv: là năng suất dòng nớc qua màng đuợc tínhbằng thể tích nớc qua màng trên một đợn vị diện tích bề mặt màng trong một đơn vịthời gian

Jv =

t S

l

.

2

V: Thể tích dịch lọc  l

S : Diện tích làm việc của màng m2

t : Thời gian màng làm việc  h

màng, sau đó kiểm tra sự chênh lệch áp suất trên máy và xác định lu lợng của dịchlọc đi qua.

- Tốc độ bít lỗ của màng đợc biểu diễn qua sự giảm dòng chất lỏng điqua màng ở cùng một áp suất đặt vào Để kéo dài thời gian sử dụng của màng ngời

ta còn sử dụng phơng pháp rửa ngợc (có nghĩa là quay ngợc mặt dới của màng, dùng

áp suất để đẩy chất tan bị giữ trên mặt màng ra khỏi bề mặt màng) Sự rửa ngợc có ýnghĩa với các thiết bị lọc công suất cao mà giá thành vật liệu không quá đắt

1.4.3 Độ nén ép.

- Đối với quá trình lọc đặc biệt là lọc màng đòi hỏi phải có một sựchênh lệch áp suất giữa hai phía của màng lọc Khi hoạt động do sự chênh lệch ápsuất nên màng bị nén lại làm độ xốp của màng giảm đi, trở lực của màng tăng lên.Tuỳ thuộc vào sự chênh lệch áp suất và thời gian làm việc mà màng bị nén ít haynhiều, khi đó năng suất lọc cũng bị giảm xuống so với khi cha bị nén trong cùngmột điều kiện lọc

- Độ nén ép cho ta biết đối với từng loại màng nào nên sử dụng loại áplực nào là tốt còn ở áp lực nào là không phù hợp cho quá trình lọc

1.4.4 Trở lực của màng.

- Trở lực của màng là áp suất thuỷ tĩnh để dung môi có thể chảy đợc với

lu lợng riêng nào đó Màng càng dày càng ít lỗ bít thì trở lực càng lớn và ng ợc lại.Trở lực của màng cũng là yếu tố cần chọn lựa khi sử dụng màng

1.5 Cơ chế tách trên màng.

Do quá trình chuyển chất qua màng là một quá trình rất phức tạp Ngời ta đã

đa ra rất nhiều giả thuyết để giải thích cho quá trình này trong đó có 2 giả thuyếtchính và tơng đối hợp lí nhất

1.5.1 Thuyết mô hình mao quản.

- Màng bán thấm tạo bởi nhiều mao quản, trên bề mặt màng bán thấm

và trong ống mao quản hình thành một lớp chất lỏng liên kết hấp phụ Do tơng táccủa lực hoá lý, lớp nớc hấp phụ này đã bị mất một phần hay toàn bộ khả năng hoàtan chất tan Vì thế nó không cho chất tan đi qua ống mao quản Nếu các ống maoquản có đờng kính đủ nhỏ hơn hai lần chiều dày lớp nớc liên kết hấp phụ thì màngchỉ cho nớc đi qua Giả thuyết này có thể giải thích khá đầy đủ cơ chế và các yếu tố

1.6 Các yếu tố ảnh hởng đến quá trình tách trên màng.

1.6.1 Sự phân cực nồng độ và quá trình làm giảm sự phân cực nồng độ.

Sự phân cực nồng độ là hiện tợng tăng nồng độ chất tan trên bề mặt màng dodung môi vận chuyển đợc qua màng và chất tan thì bị giữ lại Theo thời gian dới tácdụng của áp suất dung môi vận chuyển qua màng, chất tan tích tụ ngày càng nhiềutrên bề mặt màng Sự tăng nồng độ chất tan trên bề mặt màng làm thay đổi đặc tínhtách bình thờng của màng: làm giảm sự thấm nớc, tăng vọt áp suất thẩm thấu

Ta có thể làm giảm sự phân cực nồng độ bằng cách tạo ra các dòng chảymạnh trên bề mặt màng Tuy nhiên, màng vẫn phải đợc làm sạch định kỳ, thờngxuyên loại bỏ cặn bẩn, kết tủa trên bề mặt màng

1.6.2 ảnh hởng cấu trúc dung dịch.

Khi tiến hành tách các dung dịch khác nhau trong cùng một điều kiện thì độ

lu giữ cũng nh năng suất lọc qua màng là khác nhau Điều đó chứng tỏ bản chấtdung dịch và cấu trúc của nó có ảnh hởng tới quá trình tách bằng màng

Đối với dung dịch muối quá trình hoà tan là quá trình có sự tơng tác chất tan

và dung môi Hiệu ứng của quá trình có khi rất lớn do liên kết giữa chất tan và dungmôi, liên kết đó có thể là sonvat hoá hay hidrat hoá ( dung môi là nớc )

Quá trình hidrat hoá: Khi một chất tan vào nớc thì các phần tử nớc (phân cực)

sẽ bao bọc xung quanh chất tan, hình thành lớp vỏ hidrat bao bọc chất tan, nhữngphần tử nớc không chuyển động tự do mà gắn liền với ion chất tan Những phần tửnớc còn lại không tham gia lớp vỏ hiđrat gọi là nớc tự do, chúng có khả năng chuyển

động tự do và tơng đối linh động Độ lu giữ và lu lợng qua màng thay đổi khi lợngnớc tự do thay đổi hay cấu trúc dung dịch thay đổi

l-1.6.4 ảnh hởng của áp suất khi lọc.

Trong kỹ thuật lọc đòi hỏi phải có sự chênh lệch áp suất giữa hai phía củavật liệu lọc Nếu độ chênh lệch càng lớn thì năng suất lọc càng cao và ngợc lại Độchênh áp có thể tạo ra bằng hai cách đó là lọc bằng chân không và lọc bằng áp lực.Tuy nhiên, độ chênh áp chỉ ở một giới hạn nhất định Nếu quá giới hạn đó thì độ l ugiữ và năng suất lọc hầu nh không thay đổi Mối quan hệ giữa áp suất với năng suấtlọc và độ lu giữ đợc biểu diễn nh sau:

Độ lu giữ : R

R=

1

.

1

P a P a

P- áp suất đặt lên màng.

a1, a2 – là các hằng số thực nghiệm

 Năng suất lọc : Jv

Jv = 1 + 2 lgP

1, 2 là các hằng số phụ thuộc vào từng loại màng và dung dịch tách

1.6.5 Bản chất chất điện li.

Khi tách dung dịch muối vô cơ bằng quá trình lọc qua màng độ lu giữ vànăng suất lọc qua màng phụ thuộc vào khả năng hidrat của muối Các ion có vỏhidrat càng lớn thì độ chọn lọc càng cao đồng thời áp suất càng nhỏ dẫn đến năngsuất lọc càng lớn

 pH có ảnh hởng rất lớn đến độ bền của màng, phải điều chỉnh pH thíchhợp cho từng loại màng

 Nhiệt độ dung dịch tách quá cao cũng ảnh hởng tới tuổi thọ của màng

2 Công nghệ sản xuất bia

Công nghệ sản xuất bia là một quá trình rất phức tạp trong đó các sản phẩmnông nghiệp nh đại mạch, hoa houblon đợc chuyển hoá thành bia thông qua sự lênmen Quá trình sản xuất bia dù thực hiện trên dây chuyền, hay công nghệ nào thìcũng phải trải qua 4 giai đoạn chính:

*Chuẩn bị nguyên liệu

*Chuẩn bị dịch đờng houblon hoá

*Lên men chính để chuyển hoá dịch đờng thành bia non, lên men phụ và tàngtrữ để lão hoá bia non thành bia tiêu chuẩn

*Lọc trong bia và đóng chai, hoàn thiện sản phẩm

2.1.Chuẩn bị nguyên liệu.

- Bia đợc sản xuất từ các nguyên liệu chính là malt đại mạch, hoahoublon và nớc Để tiết kiệm nguồn malt đại mạch hoặc để sản xuất một vài loại biathích hợp với thị hiếu ngời tiêu dùng thì bên cạnh malt đại mạch, ngời ta còn dùngthêm các nguyên liệu phụ nh bột mỳ, gạo, bột ngô, bột đậu tơng đã tách béo

- Trong nguyên liệu của quá trình sản xuất bia thì nớc chiếm

77-90% Vì vậy, nớc là một trong những nguyên liệu quan trọng để sản xuấtbia Do đó, thành phần hoá học của nớc ảnh hởng rất nhiều đến chất lợng bia thành

phẩm bia sau này Ngoài yêu cầu về thành phần hoá học, nớc dùng trong công nghệsản xuất bia cần phải có thêm các tiêu chuẩn khác nh :

+ Nớc trong, không có mùi, vị lạ

+ Chuẩn Coli: 300ml (là hàm lợng nớc tối thiểu cho phép phát hiện 1 tế bàoE.coli)

+Chỉ số E coli 3 (là số tế bào E.coli cho phép có trong một lít nớc)

Malt đại mạch : là nguyên liệu thiết yếu nhất trong công nghệ sản xuất bia.Quá trình quan trọng nhất mà qua đó hạt đại mạch trở thành hạt malt là sự nảy mầm

và sấy khô Mục tiêu lớn nhất của quá trình nẩy mầm và cũng là mục tiêu chủ yếucủa quá trình sản xuất malt là để hoạt hoá, tích luỹ về khối lợng và hoạt lực của hệenzym có trong hạt đại mạch

Yêu cầu của hạt đại mạch :

+ Hạt bảo quản tốt khi độ ẩm < 14%

+ Hàm lợng Protein <11%

+ Hàm lợng tinh bột 63- 65 % chất khô

+ Khi kiểm tra phải có mùi tinh và vị hơi ngọt

Tính chất và thành phần của malt là những yếu tố quyết định hơng, vị, màusắc, khả năng tạo bọt và độ bền của bia

- Hoa houblon: là nguyên liệu gây cho bia vị đắng đặc biệt và mùi thơm dễchịu, đồng thời hoa houblon chiết ra những chất có tác dụng sát trùng, do đó làmtăng thời gian bảo quản bia, giúp cho thành phần của bia đợc ổn định và bọt bia giữ

đợc lâu tan Ngoài ra tinh dầu thơm của hoa houblon tạo cho bia một mùi thơm đặctrng, rất nhẹ nhàng và dễ chịu Tinh dầu có dạng chất lỏng trong suốt màu vàng nhạthoặc không màu, có mùi thơm rất mạnh

2.2 Quá trình đờng hoá hoa houblon.

Đây là giai đoạn chuẩn bị dịch đờng cho men Nguyên liệu sau khi đã nghiềnnhỏ sẽ đợc trộn với nớc ở trong hệ thống thiết bị đờng hoá Lợng nớc phối trộn vớibột nghiền phụ thuộc vào chủng loại bia sản xuất và đặc tính kỹ thuật của hệ thốngthiết bị Trong môi trờng giàu nớc, các hợp chất có phân tử lợng thấp có sẵn trongnguyên liệu sẽ hoà tan vào nớc và trở thành chất tan của dịch đờng Các hợp chấtcao phân tử nh: tinh bột, Protein sẽ bị các enzym phân huỷ, phân cắt thành các sảnphẩm có phân tử lợng thấp và hoà tan vào nớc để trở thành chất tan của dịch đờng

nh : Glucozơ, maltozơ, dextrin

 Đờng hoá : Lợng malt còn lại đợc chuyển vào nồi đờng hoá với tỷ lệ

4 1

.Sau khi đợc ngâm, khuấy kỹ, nâng nhiệt độ lên 48.5 oC, giữ một thời gian rồi bơmdịch đã hồ hoá đang sôi ở thùng nấu gạo sang Nhiệt độ trong thùng đờng hoá sẽ lên60-70oC, giữ nhiệt độ này 50-60 phút rồi nâng lên 76oC trong 15-20 phút cho đếnkhi đờng hóa hoàn toàn

Lọc dịch đờng nấu hoa :

Dịch đờng hoá đợc bơm vào máy lọc ép khung bản Dịch đờng nóng đợc đavào nồi nấu với hoa Khi lọc gần hết thì mở hơi nóng giảm nhiệt độ nồi nấu hoa Bãlọc đợc rửa nóng ở 75-80oC ( lợng nớc để rửa theo yêu cầu của cán bộ kỹ thuật côngnghệ)

- Quá trình lên men phụ

Khi đó đờng có trong nớc nha đợc lên men dới tác dụng của nấm men

Về cơ bản quá trình lên men là quá trình oxy hoá khử đợc tiến hành do hoạt

động sống của vi sinh vật, dới xúc tác của các enzym nhằm cung cấp năng lợng vàcác hợp chất trung gian cần thiết khác Các phản ứng hoá sinh cơ bản của quá trìnhlên men là:

- Các phản ứng đờng phân

- Chu trình Kreps

- Chu trình Pentozơ photphat

Song song với quá trình lên men còn xảy ra rầt nhiều quá trình hoá sinh , sinh

lý, hoá học, lý học rất phức tạp, Những quá trình này đóng vai trò rất quan trọng đốivới chất lợng bia thành phẩm Kết quả của quá trình lên men là tạo ra rợu Etylic,

CO2 và các sản phẩm phụ khác

Quá trình lên men đợc tiến hành trong thùng liên hợp, đợc chế tạo có áo lạnh

và thùng bảo ôn bên ngoài, với hệ thống điều chỉnh nhiệt độ của bia trong thùng khicần Hai mẻ nấu đợc lên men trong một thùng Thời gian lên men 10-14 ngày Khilên men nhiệt độ trong thiết bị lên đến 14-16oC, áp suất ở 1,3-1,5 bar, nhiệt độ và ápsuất tự động khống chế Sau 8 ngày lên men, duy trì nhiệt độ 4oC trong 24 giờ Sau

đó làm lạnh bia trong thiết bị xuống -1oC và giữ thêm 1-3 ngày, ở nhiệt độ -10C.Nấm men và các cặn mịn, các chất keo tụ (famin, protein, pectin không tan và nhựahoa houblon) lắng làm bia trong và bão hoà CO2 Cặn lắng đợc lấy ra trớc khi lọcbia

2.4 Lọc bia, làm trong bia, đóng chai thành bia thành phẩm.

2.4.1 Mục đích của quá trình lọc bia, làm trong bia.

Làm trong để tăng thêm giá trị cảm quan, ổn định thành phần cơ học, làmtăng độ bền sinh học và độ bền keo của bia, loại nấm men.

2.4.2.Cơ sở lý thuyết của quá trình làm trong bia.

Trong quá trình lên men phụ và tàng trữ, bia đã đợc làm trong một cách tựnhiên nhng cha đạt đến mức độ cần thiết Màu đục của bia đợc lý giải bằng sự hiệndiện của nấm men, của các hạt phân tán cơ học, của các hạt dạng keo, của phức chấtprotein-polyphenol, của nhựa đắng nhiều loại hạt ly ty khác

Vì vậy, muốn làm tăng độ bền của bia, với mục đích là tăng thời gian bảoquản khi lu hành bia trên thị trờng

Có 2 giải pháp để làm trong bia:

Ly tâm là phơng pháp thứ hai thờng đợc sử dụng trong sản xuất để làm trongbia Việc tách các hạt phân tán ra khỏi pha lỏng hoàn toàn mang tính chất cơ học

2.4.3 Các phơng pháp làm trong bia.

- Dùng máy ly tâm:

Việc tách các hạt phân tán ra khỏi pha lỏng hoàn toàn mang tính chất cơ học:+ u điểm của phơng pháp này : tiện lợi, kỹ thuật thao tác đơn giản, dễ có khíhoá, mặt bằng diện tích chiếm ít, năng suất cao, chi phí sản xuất thấp, sự thay đổithành phần và tính chất của bia không đáng kể

+ Nhợc điểm của phơng pháp: bia không đạt đợc độ trong cần thiết, khôngloại hoàn toàn nấm men nên độ bền keo của sản phẩm không cao

- Lọc bằng bông:

Xơ bông đợc trộn với bột amiang rồi ép thành bánh hình tròn ( hoặc hình chữnhật, hình vuông) Vì độ dày của bánh khá lớn nên gọi là khối lọc Các bánh đ ợcxếp trong một ống dài gọi là cột bông

+ u điểm của phơng pháp: Cột bông có thể hấp phụ mạnh nấm men và cácphân tử phân tán cơ học nên bia đạt đợc độ trong cần thiết và loại đợc gần hết nấmmen và vi sinh vật có hại Lọc trong cột bông tránh đợc sự thất thoát CO2 và hạn chế

đợc quá trình oxy hóa

+ Nhợc điểm của phơng pháp: Thiết bị phức tạp, việc tái sử dụng mất nhiềucông, khả năng loại nấm men và các phân tử gây đục khác cha triệt để Nên chỉdùng phơng pháp lọc bông trong quá trình sản xuất bia hơi Ngoài ra, việc sử dụngamiang rất có hại cho sức khoẻ nên hiện nay thế giới không cho phép sử dụng.

- Lọc có sử dụng chất trợ lọc diatomit

Diatomit là một hợp chất khoáng nhiều cấu tử trong đó chiếm nhiều nhất vàgiá trị nhất là hợp phần hydrosilicat Lọc có sử dụng diatomit đợc dùng nhiều hơn

so với hai phơng pháp trên vì lọc bằng diatomit làm cho bia ít thay đổi về chất lợng

và có độ bền sinh học tơng đối cao Trong công nghiệp sản xuất bia ngời ta thờnglọc bia bằng máy lọc khung bản có sử dụng diatomit kết hợp với vải lọc côngnghiệp

Qua việc kiểm tra bia sử dụng máy lọc khung bản với vải lọc công nghiệp vàdiatomit thấy rằng bia sản xuất ra chỉ đạt đợc tiêu chuẩn chất lợng bia hơi Muốnsản xuất đợc bia lon, bia chai ngời ta lại phải tiến hành thêm công đoạn thanh trùngbia sau khi lọc Nếu thanh trùng bia sẽ dẫn đến sự thay đổi bất lợi về hơng, vị, màusắc của sản phẩm Một trong những nguyên nhân dẫn đến sự thay đổi trên là do sựtạo thành melanoit Thanh trùng bia cũng có thể dẫn đến vẩn đục dạng keo cho sảnphẩm Vấn đề này phụ thuộc vào thành phần protein của bia, nhiệt độ và thời gian

đun nóng Protein cao phân tử là những thủ phạm chính gậy vẩn đục dạng keo tronggiai đoạn thanh trùng ở một mức độ nào đó, các hợp chất polyphenol ngng tụ cũnggóp phần làm hỏng bia Để khắc phục nhợc điểm này một số nớc phát triển đã sửdụng màng lọc để lọc bia Lọc trong bia bằng màng lọc thì có thể loại bỏ đợc hếtnấm men, vi khuẩn mà không làm ảnh hởng đến màu sắc và hơng, vị của bia

Lên men phụ

Lọc trong

Bão hoà CO2 Chiết bom Bia hơi thành phẩm

Men giống Lạnh nhanh

Lên men chính

Làm lạnh

Thu hồi men

Nghiền bột Nghiền bột

Trộn đều ở 500C

Hồ hoá ở 860C Ngâm khuấy kỹ

Đ ờng hoá

60-700C

Đun sôi 15'-20'

Lọc trong Rửa bã

Bia đợc các nhà nghiên cứu, sản xuất và đặc biệt là ngời tiêu dùng đánh giáqua các chỉ tiêu chất lợng chủ yếu nh mùi, vị, màu sắc, độ trong suốt, bọt và độ bềncủa bọt.

Mùi của bia có đợc là nhờ nguyên liệu và các sản phẩm lên men tạo nên Cácloại bia khác nhau có thể khác nhau về vị, độ cồn, màu sắc Nếu nguyên liệu không

đảm bảo phẩm chất, nếu quá trình lên men bia không diễn ra theo đúng yêu cầucông nghệ, nếu giống nấm men không tốt thì bia sẽ có mùi lạ, không phải mùi bia

Vị của bia chủ yếu là do các sản phẩm lên men dịch trích ly hoa houblon vàmalt đại mạch Một trong những chỉ tiêu chất lợng quan trọng của bia là sự hoà hợpmột tập hợp phức tạp của các chất dextrin, melanoit, các hợp chất chứa nitơ, các hợpchất từ hoa houblon, rợu etylic

Tính thẩm mỹ là một tiêu chí quan trọng đối với bia đó là màu sắc và độtrong suốt của bia

Các chỉ tiêu cảm quan trên là các chỉ tiêu đầu tiên đập vào mắt ngời uống.Bia tốt có màu vàng rơm, sánh lấp lánh

Bia có bọt nhiều, dày mịn và lâu tan là dấu hiệu của bia tốt Bia có bọt mịn vàdày thờng có vị ngon

3.1 Các chỉ tiêu cảm quan của bia.

- Độ trong suốt, hơng vị, bọt và độ bão hoà CO2 đợc đánh giá trực tiếp bằng

ph-ơng pháp cảm quan theo thang điểm sau:

+ Độ trong suốt :10 điểm

+ Hơng và vị : 50 điểm

+ Bọt và độ bão hoà CO2: 40 điểm

- Bia có độ trong suốt cao và lấp lánh, óng ánh đợc đánh giá 10 điểm Khônglấp lánh, không óng ánh 8-9 điểm Bia có độ trong trung bình 4-5 điểm Bia vẩn đụcgọi là bia hỏng, không có điểm

- Bia có hơng và vị đúng hoàn toàn với tiêu chuẩn đã đăng kí theo từngloại bia ( bia hơi, bia chai, bia hộp) cho 49-50 điểm , hơng và vị tốt 46-48 điểm, h-

ơng và vị đạt 42-45 điểm , hơng vị không tốt 38-41 điểm Bia có hơng vị không phùhợp với tiêu chuẩn đã đăng kí : có mùi của nấm men, phảng phất mùi phenol, vị

đắng khó chịu sẽ đợc điểm rất thấp, có thể bị loại bỏ

- Tổng cộng nếu bia đợc 96-100 điểm thì đợc coi là loại có chất lợng rất cao;

90-95 điểm là loại tốt ; 85-89 điểm là loại đạt ; dới 85 điểm là loại xấu

3.2 Các chỉ tiêu hoá lý của bia.

- Bên cạnh phơng pháp cảm quan, để đánh giá chất lợng bia một cách chính xáccần phải phối hợp phơng pháp cảm quan với các phơng pháp phân tích hóa lý và hoáhọc

Qua đó đề ra một tiêu chuẩn chất lợng nh sau:

+ Hàm lợng hoà tan của nớc nha ban đầu tính theo phần trăm khối lợng 12%.

Vi khuẩn hiếu khí tính theo số

khuẩn lạc trong 1ml bia

Vi khuẩn hiếu khí tính theo số

khuẩn lạc trong 1ml bia

Vi sinh vật gây đục Không đợc phép có

Các nấm men, nấm mốc, số

khóm nấm

Không đợc phép có

Vi trùng gây bệnh đờng ruột Không đợc phép có

4.Rác thải sinh hoạt, các thông số chính của nớc rác và các phơng pháp xử lý nớc rác.

4.1 Rác thải sinh hoạt.

- Từ các hoạt động xây dựng đô thị.

- Từ các trạm xử lý nớc thải, đờng ống thoát nớc của thành phố

4.1.2 Thành phần.

Rác thải sinh hoạt có thành phần rất phức tạp nh :

- Những hợp chất vô cơ: kim loại, sành sứ, gạch ngói vỡ, đất đá

- Những hợp chất hữu cơ: các loại thực phẩm d thừa hoặc quá hạn sửdụng, xơng động vật, rau xanh, vỏ hoa quả, các loại tre gỗ, lông gà, lông vịt, vải sợi,giấy, xác động - thực vật, cao su, nhựa

- Những loại khác: các hợp chất dễ bay hơi, trong đó có những chấtmang mùi nặng

Đó là các loại thức ăn d thừa, hoa quả, rau xanh

Chất thải thực phẩm là những hợp chất hữu cơ, mang bản chất sinh học Vìvậy, chúng rất dễ bị phân huỷ bằng con đờng sinh học Quá trình phân huỷ củachúng tạo nên các mùi khó chịu của CO2, NH3, H2S đặc biệt trong thời tiết ẩm



Nhóm 2 : Chất thải từ hoạt động công nghiệp, xây dựng

Gồm các loại phế thải: đất đá, gạch ngói, bê tông, các vật liệu bằng kim loại,thuỷ tinh, chất dẻo Đây là nhóm chất thải khó phân huỷ, bền vững theo thời gian

Trong đó, vật liệu bằng kim loại, thủy tinh, các loại chất dẻo có thể tái sửdụng thành vật liệu composit và một số dạng đặc biệt khác

Nhóm 3: Chất thải từ nông nghiệp

Là những chất thải và mẩu thừa từ các hoạt động sản xuất nông nghiệp (trồngtrọt, thu hoạch) các loại cây trồng, các phế thải từ quá trình chế biến sữa, của lò giếtmổ

Nhóm này đợc tập kết cùng với nhóm 1 để xử lý bằng phơng pháp phân huỷ

Hàm lợng các chất rắn ttong nớc đợc đánh giá bằng các thông số:

- Tổng chất rắn (TS) : trọng lợng khô tính bằng mg, sau khi cho bốc hơi 1l nớc mẫu

và sấy khô ở nhiệt độ 1030C cho đến khi trọng lợng khô không thay đổi Đơn vị tínhbằng mg/l