WestrentechVN – Sản xuất bia là một quy trình công nghệ phức tạp, bao gồm nhiều công đoạn kỹ thuật từ việc chọn lựa nguyên liệu cho đến khi bia được đóng gói và đưa đến tay người tiêu dùng. Mỗi công đoạn trong quá trình sản xuất không chỉ ảnh hưởng đến chất lượng bia mà còn tạo ra một lượng lớn nước thải. Quá trình này không chỉ yêu cầu sự tinh tế trong việc tạo ra một sản phẩm tiêu chuẩn mà còn đòi hỏi phải có các giải pháp xử lý nước thải hiệu quả để bảo vệ môi trường.
Trong bài viết này, chúng ta sẽ phân tích chi tiết các công đoạn trong quy trình sản xuất bia và các nguồn nước thải phát sinh trong từng bước của quy trình.
1. Các Nguyên Liệu Chính Trong Sản Xuất Bia
Quy trình sản xuất bia bao gồm một số nguyên liệu chính sau:
- Malt (đại mạch nẩy mầm): Đây là nguyên liệu chiếm tỷ lệ lớn nhất trong quá trình sản xuất bia, khoảng 70%. Malt được sử dụng để cung cấp tinh bột cho quá trình lên men và là yếu tố quyết định đến hương vị của bia.
- Bột gạo, ngô, mạch (không phải malt): Các nguyên liệu này chiếm khoảng 30% trong công thức sản xuất. Chúng giúp giảm chi phí sản xuất, đặc biệt là trong các loại bia nhẹ.
- Hoa hublon: Đây là một thành phần quan trọng giúp tạo ra hương vị đặc trưng cho bia. Hoa hublon cũng có tác dụng khử trùng và tăng khả năng bảo quản cho bia.
- Các bột trợ lọc như diatomit, bentonit: Những chất này được sử dụng trong quá trình lọc để loại bỏ tạp chất và cải thiện chất lượng bia.
Các hóa chất khác cũng có thể được sử dụng trong quá trình sản xuất, ví dụ như chất chống oxy hóa, chất làm mịn và các chất trợ lọc, nhằm giúp quá trình sản xuất diễn ra thuận lợi hơn.
2. Quy Trình Sản Xuất Bia
2.1. Nấu – Đường Hóa
Công đoạn đầu tiên trong quy trình sản xuất bia là nấu và đường hóa. Ở bước này, bột malt được trộn với các nguyên liệu khác như bột gạo hoặc ngô và tiến hành nấu trong nước nóng. Quá trình này giúp thủy phân tinh bột thành đường đơn giản mà men có thể lên men thành cồn.
Sau khi quá trình nấu hoàn tất, bã bột và các bã hoa hublon sẽ được lọc bỏ. Nước thải phát sinh từ công đoạn này chứa nhiều chất hữu cơ như xenlulozơ, hemixenlulozơ, pentozơ từ vỏ trấu, các mảnh hạt và bột, cùng với các chất đắng, tanin và các hợp chất màu. Nước thải này có khả năng phân hủy sinh học cao, đặc biệt là các hợp chất hydrocacbon có trong bã bột và hoa hublon.
2.2. Lên Men Chính và Lên Men Phụ
Sau khi nấu xong, dịch bia sẽ được chuyển vào các bể lên men để tiếp tục quá trình lên men chính và phụ. Trong công đoạn này, các loại đường từ malt và nguyên liệu khác sẽ được chuyển hóa thành cồn và khí CO2 bởi men.
Nước thải phát sinh từ công đoạn này chủ yếu chứa xác men, protein, khoáng chất, vitamin và bia cặn dư thừa. Những chất hữu cơ này nếu không được xử lý đúng cách có thể gây ô nhiễm môi trường.
Ngoài ra, còn có một số nguồn nước thải khác trong công đoạn lên men này như nước rửa sàn, phòng lên men và các thiết bị. Các chất hữu cơ trong nước thải này có thể gây tác động xấu đến môi trường nếu không được xử lý kịp thời.
2.3. Rửa Chai, Lon, và Vệ Sinh Thiết Bị
Một nguồn nước thải quan trọng trong sản xuất bia là nước dùng để rửa chai, lon và vệ sinh các thiết bị trong nhà máy. Chai, lon và thiết bị được rửa qua các công đoạn như rửa bằng nước nóng, dung dịch kiềm loãng, phun kiềm nóng và cuối cùng là rửa lại bằng nước lạnh.
Nước thải từ quy trình này có pH cao, có thể gây ảnh hưởng đến pH của dòng nước thải chung. Nước thải từ công đoạn rửa chai cũng chứa các hợp chất tẩy rửa và kim loại nặng như đồng (Cu) và kẽm (Zn), do quá trình in ấn nhãn chai bia. Các chất khử trùng cũng có thể tồn tại trong nước thải dưới dạng hợp chất clo (AOX).
3. Đặc Tính Nước Thải Trong Sản Xuất Bia
Các nguồn nước thải trong sản xuất bia chủ yếu chứa các chất hữu cơ, bao gồm:
- Các hợp chất hydrocacbon: Các chất này có khả năng phân hủy sinh học cao.
- Protein và axit hữu cơ: Các hợp chất này thường gặp trong quá trình lên men và tạo bia.
- Các chất từ các hợp chất phụ gia: Ví dụ như các chất từ hoa hublon và bột trợ lọc.
Vì nước thải sản xuất bia chứa nhiều hợp chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học, phương pháp xử lý sinh học là một trong những phương pháp hiệu quả nhất. Tuy nhiên, đôi khi cần bổ sung thêm các chất dinh dưỡng như nitơ và phốt pho để vi sinh vật có thể phát triển và xử lý hiệu quả.
4. Các Chỉ Số Quan Trọng Trong Nước Thải
Các chỉ số quan trọng trong nước thải từ nhà máy bia bao gồm:
- BOD5 (Nhu cầu oxy sinh hóa trong 5 ngày): Đây là chỉ số đo lường mức độ ô nhiễm của nước thải. Nước thải từ sản xuất bia có BOD5 khá cao, thường dao động từ 1000 đến 1500 mg/l, tùy vào công đoạn xử lý.
- COD (Nhu cầu oxy hóa học): Chỉ số COD phản ánh lượng chất hữu cơ dễ phân hủy trong nước thải. COD của nước thải từ nhà máy bia thường dao động từ 1800 đến 3000 mg/l.
- pH: Nước thải từ nhà máy bia có pH dao động từ 5,7 đến 11,7, tùy vào công đoạn sản xuất. Nước thải từ các công đoạn rửa chai hoặc xử lý hóa học có thể có pH rất cao.
5. Các Giải Pháp Xử Lý Nước Thải Trong Sản Xuất Bia
Để giảm thiểu ô nhiễm môi trường và bảo vệ nguồn nước, các nhà máy bia cần phải áp dụng các giải pháp xử lý nước thải hiệu quả. Các phương pháp phổ biến hiện nay bao gồm:
5.1. Xử Lý Sinh Học
Phương pháp xử lý sinh học sử dụng vi sinh vật để phân hủy các chất hữu cơ trong nước thải. Đây là một phương pháp phổ biến trong việc xử lý nước thải từ nhà máy bia nhờ vào khả năng phân hủy cao của các chất hữu cơ trong nước thải.
5.2. Lọc và Lắng
Lọc và lắng giúp loại bỏ các chất rắn lơ lửng và các tạp chất thô như giấy nhãn và nút chai. Các tạp chất này cần được tách ra khỏi nước thải để tránh làm ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý.
5.3. Xử Lý Hóa Lý
Phương pháp xử lý hóa lý sử dụng các hóa chất để trung hòa pH của nước thải và loại bỏ các kim loại nặng. Việc bổ sung các hóa chất như vôi, axit hoặc các chất khử kim loại có thể giúp giảm thiểu mức độ ô nhiễm trong nước thải.
Kết Luận
Quy trình sản xuất bia và các nguồn nước thải phát sinh trong từng công đoạn của quy trình đòi hỏi các biện pháp xử lý hiệu quả để bảo vệ môi trường. Việc xử lý nước thải trong sản xuất bia là một phần quan trọng trong quy trình sản xuất, không chỉ đảm bảo tuân thủ các quy định về bảo vệ môi trường mà còn giúp tiết kiệm tài nguyên nước.
