Vâ ThÞ Ngäc Lan Líp QT- TB C«ng nghÖ Hãa vµ Thùc
phÈm
PHẦN I: MỞ ĐẦU
Công nghiệp thực phẩm là một trong số những ngành công nghiệp phổ
biến, nó phát triển gắn liền với nhu cầu và đời sống của con người.
Trong nhiều năm gần đây, ngành này phát triển với tốc độ lớn, đặc biệt
là ngành sản xuất rượu bia.
Bia có hương vị đặc trưng riêng và là loại nước giải khát có nồng độ
cồn thấp, có vị đắng dễ chịu nên được ưa chuộng và vì bia không những chứa
thành phần dinh dưỡng cao mà còn có tác dụng giải khát rất hữu hiệu do có
chứa CO
2
bão hoà. Nhờ đó mà bia được sử dụng rộng rãỉ ở hầu hết các nước
trên thế giới và sản lượng hàng năm của nó ngày càng tăng.
Kinh tế Việt Nam cũng phát triển theo xu hướng phát triển chung của
nền kinh tế thế giới nên kéo theo đó là nhu cầu tiêu thụ bia và các loại nước
giải khát tăng rất nhanh.
Năm 1994: sản lượng bia cả nước 300 triệu l/năm
Năm 1995 :sản lượng bia cả nước đạt trên 500triệu l/năm
Năm 1996:sản lượng bia cả nước đ¹t trên 600 triệu l/năm
Mặc dù lượng bia sản xuất tại Việt Nam mỗi năm một tăng nhưng do
nhu cầu tiêu thụ của nhân dân đặc biệt là tại các thành phố lớn như Thành phố
Sài Gòn, Hà Nội. Nên một vài năm trở lại đây hàng loạt các nhà máy sản xuất
bia được xây dựng.
Bên cạnh các nhà máy bia lớn (Tiger, Heiniken, Huda...) có công suất
cao, có công nghệ hiện đại, đạt tiêu chuẩn từ khâu nguyên liệu đến khâu xử lý
nước thải, còn có nhiều nhà máy với công suất nhỏ xây dựng tại các địa
phương. Tại các cơ sở này thì vấn đề xử lý nước thải bị coi nhẹ hoặc không
được quan tâm. Lý do một phần là vốn đầu tư có hạn, một phần là do thiết bị
cũ, không đồng bộ… Hàng loạt các nguyên nhân đó dẫn đến việc ô nhiễm
Võ Thị Ngọc Lan Lớp QT- TB Công nghệ Hóa và Thực
phẩm
Phần ii: CễNG NGH SN XUT BIA
V MT S THNH PHN CHNH TRONG
CễNG NGH SN XUT BIA
i. nguyên liệu cho quá trình sản xuất bia
1. Nguyờn liu chớnh cho quỏ trỡnh sn xut bia
Bia c sn xut t cỏc nguyờn liu chớnh: Malt i mch, go t, hoa
houblon, nc v nm men.
a. Malt i mch
Thnh phn hoỏ hc ht i mch cha 76% tan, 2-5% m
+ Tinh bt 58%
+ Cht bộo 2,5%
+ Khoỏng 2,5%
+ ng kh 4%
+ Protein 10%
+ X 6%
+ Saccaroza 5%
+ Pentoza ho tan 1%
+ Hexoza v pentoza khụng ho tan 9%
+ Mt s cht mu, cht thm, cht ng
b. Go t
Thng c s dng lm nguyờn liu ph(10-30%)
Thnh phn hoỏ hc ca go tớnh theo % cht khụ
+ Tinh bt 70-75%
+ Prụtit 7-8%
+ Cht khoỏng 1-1,5%
+ Cỏc loi ng 2-5 %
3
Vâ ThÞ Ngäc Lan Líp QT- TB C«ng nghÖ Hãa vµ Thùc
3+
Fe tổng < 0,2mg/l
- Nước phải được khử trùng khi đưa vào nấu đường hoá.
e. Nấm men.
4
Võ Thị Ngọc Lan Lớp QT- TB Công nghệ Hóa và Thực
phẩm
S dng cho cụng nghip sn xut bia l loi nm n bo thuc loi
SACCHAROMGCES cú thun khit cao, khụng b nhim, t l cht < 7%.
2 . Ph liu
Cht tr lc (iatomit): nhm nõng cao hiu qu v rỳt ngn thi gian
ca quỏ trỡnh lc bia. Khi ra thit b, cht tr lc s cun theo nc ra nờn
lm tng hm lng cht rn trong nc thi.
Mui ht: c s dng tng hiu qu lm lnh .
Xỳt, ozụna c s dng pha dung dch ra, kh trựng, v sinh
thit b.
Cỏc cht ny s c tun hon v tỏi s dng cho n khi loóng ri
c x ra cựng vi nc thi, lm cho pH ca nc thi thay i.
ii. năng lợng cho quá trình sản xuất bia.
Nhiờn liu: than (than cỏm, than ci), du (FO,DO) c s dng
t lũ hi cung cp hi nc cho quỏ trỡnh sn xut.
Nng lng: in vn hnh thit b, thp sỏng, bo v .
5
Võ Thị Ngọc Lan Lớp QT- TB Công nghệ Hóa và Thực
phẩm
PHầN III: các chất thải trong sản xuất bia
ảnh hởng của CHúNG đến môi trờng
V PHNG PHP X Lí
I. Các chất thải trong quá trình sản xuất bia
Quá trình sản xuất bia sinh ra 3 nguồn thải chính: khí thải, chất thải rắn
Võ Thị Ngọc Lan Lớp QT- TB Công nghệ Hóa và Thực
phẩm
Lợng chất thải rắn chủ yếu là bã malt men bia. Khong 100kg nguyờn
liu ban u cú th thu c khong 125 kg bó ti vi hm lng cht khụ
20-25%.
Bã malt đợc sử dụng làm thức ăn cho gia súc, bã ớt đặc biệt là trong mùa
hè rất dễ bị chuyển hoá. Để bảo quản lâu hơn ngời ta có thể ủ muối bã trong các
hầm xi măng đặc biệt.
Men bia có giá trị dinh dỡng cao, có thể làm thức ăn bổ sung cho gia súc
rất hiệu quả.
Mm malt, cỏc ph liu to ht trong cỏc quỏ trỡnh lm sch, phõn loi,
ngõm ht i mch v nghin men cng c tn dng lm thc n cho gia
sỳc.
Bó hoa houblon v cn protein ớt dc s dng lm thc n gia sỳc vỡ
ng, thng c x xung cng, cng lm tng lng ụ nhim cho nc
thi.
Các chất thải rắn rất dễ dàng chuyển hoá sinh học. Nếu không xử lý kịp
thời sẽ bị thối rữa làm mất mỹ quan gây ô nhiễm môi trờng đất, nớc và không
khí.
Xỉ than đợc tận dụng để sản xuất vật liệu xây dựng, các chất thải rắn
khác: chất trợ lọc, vỏ chai vỡ, nhãn mỏc... thờng đợc thu gom với rác thải sinh
hoạt.
3. N ớc thải.
Công nghệ sản xuất bia sử dụng một lợng nớc lớn và thải ra lợng nớc thải
nhiều gấp 10-12 lần bia thành phẩm.
- Nớc làm lạnh, nớc ngng: đây là nguồn nớc thải ít hoặc gần nh không bị
ô nhiễm có khả năng tuần hoàn sử dụng lại.
- Nớc thải từ bộ phận nấu đờng hoá: chủ yếu là nớc vệ sinh thùng nấu, bể
chứa... nên chứa nhiều bã malt, tinh bột, các chất hữu cơ...
- Nớc thải từ hầm lên men: là nớc vệ sinh các thiết bị lên men thùng
0
mg/l (trung bình) 450
COD, mg/l (trung bình) 590
Tổng Nitơ, mg/l 24 50
Công nghệ sản xuất bia là quá trình công nghệ gián đoạn phụ thuộc vào
mùa vụ, thời tiết trong năm. Do đó nớc thải của sản xuất bia cũng biến động về
lu lợng, thành phần, tính chất trong ngành sản xuất. Để nghiên cứu công nghệ
và lựa chọn phơng pháp xử lý với hiệu quả cao nhất thì cần phải biết chính xác
lu lợng và đặc tính của nớc thải.
8
Võ Thị Ngọc Lan Lớp QT- TB Công nghệ Hóa và Thực
phẩm
ii. Các biện pháp ngăn ngừa, giảm thiểu nớc thải.
Để giảm lợng nớc thải và các chất gây ô nhiễm nớc thải trong công nghệ
sản xuất bia cần phải thực hiện các biện pháp sau:
- Phân luồng các dòng thải để có thể tuần hoàn sử dụng các dòng ít chất ô
nhiễm nh nớc làm lạnh, nớc ngng,...
- Hạn chế rơi vãi nguyên liệu, men, houblon và thu gom bã men, bã malt,
bã hoa... để hạn chế ô nhiễm dòng nớc rửa sàn.
- Phân luồng dòng thải: tuỳ mục đích sử dụng khác nhau mà tính chất
dòng thải khác nhau. Cần phải tách riêng chúng để có biện pháp xử lý thích hợp
cho từng dòng thải.
+ Dòng thải do hơi ngng tụ làm lạnh thờng ít hoặc không gây ô nhiễm
nên có thể thải trực tiếp hoặc xử lý sơ bộ để tái sử dụng (chiếm 30% so với tổng
lợng nớc thải).
+ Nớc thải chứa dầu, mỡ: dòng này có lu lợng nhỏ có thể xử lý bằng
cách nhập về bể phân ly có kết cấu đặc biệt để tách dầu. Nếu dòng thải có lợng
dầu thấp hơn tiêu chuẩn cho phép thì không cần xử lý.
+ Nớc dùng vệ sinh thiết bị nấu, lên men, thùng chứa.... chiếm một l-
ợng lớn và là nguồn gây ô nhiễm chính cần phải xử lý. Nếu không xử lý loại n-
giữa chất ô nhiễm và nớc:
- Lắng từng hạt riêng rẽ: lắng các hạt trong hỗn hợp huyền phù ở nồng
độ thấp. Các hạt lắng hoàn toàn riêng biệt không có tác động qua lại với nhau,
nhằm loại cát sỏi ra khỏi nớc thải.
- Lắng keo tụ: quá trình lắng của các hạt kết tụ trong hỗn hợp huyền
phù loãng do các chất keo tụ bị thuỷ phân tạo bông và kéo theo các hạt làm tăng
khối lợng hạt lắng,và lắng nhanh hơn mhằm loại một phần chất rắn lơ lửng
trong nớc xử lý (thờng dùng ở quá trình lắng sơ cấp và phần trên của bể thứ
cấp).
- Lắng vùng: lắng các hạt lơ lửng trong hỗn hợp huyền phù có nồng độ
trung bình(thờng diễn ra ở các thiết bị lắng thứ cấp,ngay sau quá trình xử lý
sinh học).
- Lắng chen: quá trình lắng của các hạt trong hỗn hợp huyền phù có
nồng độ ở mức tạo nên một cấu trúc, quá trình này thờng xảy ra trong lớp dới
của khối bùn, nằm sâu ở đáy của bể lắng thứ cấp hay làm đặc bùn.
* Lọc : Để tách các chất lơ lửng nhờ sự chênh lệch áp suất giữa hai bề
mặt vách ngăn và chất rắn đợc giữ lại trên bề mặt của lớp lọc.
10
Võ Thị Ngọc Lan Lớp QT- TB Công nghệ Hóa và Thực
phẩm
- Nguyên lý lọc: là kết quả kết hợp của hấp phụ bề mặt và ngăn giữ cơ
học. Khi nớc bắt đầu đi vào lớp lọc, vật huyền phù trong nớc do tác dụng hấp
phụ và ngăn giữ cơ học đã bị lớp lọc bề mặt giữ lại. Lúc này giữa các huyền phù
có thể phát sinh tác dụng và sau một thời gian bề mặt lớp lọc gióng nh đã hình
thành một lớp màng lọc thêm. Dới tác dụng lọc tiếp xúc lớp màng lọc đóng vai
trò tác dụng lọc chủ yếu. Quá trình lọc đó gọi là lọc màng mỏng.
- Các dạng vật liệu lọc:
Vật liệu lọc là loại vật liệu lọc có độ sốc, có tính bền cơ học và tính
bền hoá học đối với môi trờng lọc. Trong kỹ thuật lọc thờng dùng các loại vật
liệu lọc sau:
Thiết bị chng cất thờng có các loại sau
+ Chng cất một lần, hai lần
+ Chng cất chân không và chng cất áp suất thấp
c. Ph ơng pháp tuyển nổi
L quá trình tách các loại tạp chất trong nớc dựa vào tính thấm nớc khác
nhau của các hạt tạp chất, đó là tính a nớc và kỵ nớc (không thấm nớc của
chúng). Khi thực hiện phơng pháp này để loại bỏ các tạp chất bẩn trong nớc
thải bằng cách: thổi khí nén tạo bong bóng không khí nhỏ qua nớc. Các bọt khí
này sẽ bám vào các hạt lơ lửng và kéo chúng nổi lên. Nó sẽ có tác dụng tích tụ
các loại khí tạp chất (chất hữu cơ dễ bay hơi) lại và đẩy chúng ra khỏi môi trờng
nớc.
2. Ph ơng pháp hoá học
Xử lý hoá học nớc thải là phơng pháp dùng các phản ứng trung hoà, oxi
hoá nhằm biến đổi tạp chất độc hại thành chất không độc hại bằng cách cho vào
nớc thải bẩn một số hoá chất thích hợp làm cho các tạp chất, nhất là các hợp
chất hữu cơ bị kết tủa dạng bùn và loại khỏi nớc.
Việc lựa chọn hoá chất và phơng pháp xử lý phụ thuộc vào kết quả kiểm
tra đánh giá mức độ nhiễm bẩn và phân loại tạp chất cần xử lý.
12
Võ Thị Ngọc Lan Lớp QT- TB Công nghệ Hóa và Thực
phẩm
Các phơng pháp xử lý hoá học này đều có sản phẩm là bùn bẩn nên
không đợc thải ra sông ngòi, hồ Loại bùn bẩn cần đ ợc làm khô trong không
khí, nếu không sử dụng làm phân bón cần phải đợc đa ra bãi rác, hoặc để san
nền, lấp chỗ trũng. Phơng pháp xử lý hoá học thuận lợi đối với viêc biến đổi các
chất có hại thành vô hại. Trong xử lý nớc thải bia thờng dùng các phơng pháp
sau.
a. Ph ơng pháp trung hoà
Trung hoà nớc thải có thể thực hiện bằng nhiều cách khác nhau
Võ Thị Ngọc Lan Lớp QT- TB Công nghệ Hóa và Thực
phẩm
- Nớc chứa axit sunfuaric ( H
2
SO
4
) và axit sunfuarơ (H
2
SO
3
)
Để trung hoà các axit vô cơ có thể dùng bất cứ loại kiềm nào có chứa
hydroxit (OH
-
) trong dung dịch. Hoá chất rẻ nhất là Ca(OH)
2
(ở dạng nhão hay
vôi sữa).
Để trung hoà các axit hữu cơ thờng dùng vôi tôi (dung dịch 5 10%).
Cho thêm nớc amoniac sẽ tạo điều kiện cho quá trình sinh hoá sau đó diễn ra
tốt, giảm đợc lợng cặn.
Trung hoà nớc thải kiềm ngời ta sử dụng các axit khác nhau hoặc khí
mang tính axit. Thổi khí thải vào nớc thải chứa kiềm là biện pháp khá kinh tế để
trung hoà khí từ ống khói chứa khoảng 14%CO
2
, khí CO
2
tan trong nớc tạo
thành H
2
3
= 2NaHCO
3
+ H
2
O
Có thể dùng khí thải chứa SO
2
, NO
2
, N
2
O
3
... Dùng các khí này cho phép
trung hoà nớc thải và tăng hiệu suất làm sạch chính khí thải. Nhng cacbonat tạo
thành có nhiều ứng dụng hơn so với sunfat và clorua và các ion CO
3
2-
không ăn
mòn và độc hại bằng SO
4
2-
và Cl
-
.
b. Ph ơng pháp oxi hoá khử.
Các chất trong nớc thải có thể chia làm hai loại: vô cơ và hữu cơ. Các
chất hữu cơ cơ thể bị ohân huỷ bởi vi sinh vật nên phải dùng phơng pháp sinh
hoá để xử lý. Các chất vô cơ thờng là những nguyên tố kim loại nên tách chúng
3
SO
4
+ MnSO
4
+ H
2
O
Phơng pháp khử: dùng để xử lý các hợp chất thuỷ ngân, crom, asen...
Ví dụ muốn tách Asen trong nớc thải dới dạng phân tử chứa oxy hoặc ở dạng
các anion AsS
2,
. Phơng pháp phổ biến là cho chúng lắng dới dạng các hợp chất
khó tan, khi nào Asen lớn (xấp xỉ 110mg/l) thì khử axit asennic bằng SO
2
, axit
này có độ hoà tan nhỏ trong môi trờng axit và trung tính và cho chúng lắng dới
dạng dioxit Asen.
Để loại các ion kim loại nặng ra khỏi nớc thải bằng phơng pháp hoá học,
bản chất là chuyển các chất tan trong nớc thành các chất không tan (cho thêm
chất phản ứng) tách chúng ra ở dạng cặn lắng .
3. Ph ơng pháp hoá lý
Trong quá trình xử lý nớc thải bia phơng pháp hoá lý thờng đợc sử dụng:
lắng lọc kết hợp, hấp thụ, tuyển nổi, trao đổi ion...
a. Ph ơng pháp lắng lọc kết hợp :
Phơng pháp này hiệu quả khi đợc sử dụng để tách các hạt keo phân tán có
kích thớc: 1 - 100àm.
Trong xử lý nớc thải bia, sự keo tụ diễn ra dới ảnh hởng của chất bổ sung
gọi là chất keo tụ. Chất keo tụ tạo thành cac bông hydroxit kim loại sẽ lắng
nhanh trong trờng trọng lực.
+ 3HOH Me(OH)
3
+ 3 H
+
Chất keo tụ thờng là muối nhôm, sắt hoặc hỗn hợp của chúng.
Việc lựa chọn chất keo tụ phụ thuộc vào thành phần, tính chất hoá lý, giá
thành và nồng độ tạp chất trong nớc.
Bông hydroxit tạo thành sẽ hấp thụ và dính kết các chất huyền phù, các
chất ở dạng keo trong nớc thải, ở điều kiện thuỷ động học thuận lợi những bông
đó sẽ lắng xuống đáy bể ở dạng cặn. Khi sử dụng chất keo tụ thời gian lắng t-
ơng đối lớn. Điều này không thích hợp với xử lý nớc thải bia vì lu lợng nớc thải
bia lớn.
b. Ph ơng pháp tuyển nổi
Trong nớc các phần tử có bề mặt kỵ nớc sẽ có khả năng kết dính vào các
bọt khí. Khi cỏc bọt khí và các phần tử phân tán cùng vận động trong nớc thì
các phần tử đó sẽ tập trung trên bề mặt các bọt khí và nổi lên.
Tuyển nổi với sự tách không khí từ dung dịch: Bản chất của phơng pháp
này là tạo dung dịch quá bão hoà không khí. Khi giảm áp suất các bọt khí sẽ
tách ra khỏi dung dịch và làm nổi chất bẩn. Có hai loại tuyển nổi chân không và
tuyển nổi áp suất. Phơng pháp này để làm sạch nớc thải chứa hạt ô nhiễm rất
mịn.
Tuyển nổi với sự phân tán không khí bằng cơ khí: Dùng để xử lý nớc
thải có nồng độ các hạt lơ lửng cao ( >2g/l) và đợc thực hiện nhờ bơm turbin
kiểu cánh quạt.
Trong xử lý nớc thải, tuyển nổi thờng đợc sử dụng để khử các chất lơ
lửng làm đặc bùn sinh học. Phơng pháp này có u điểm so với phơng pháp lắng
là có thể khử đợc hoàn toàn các hạt nhỏ, nhẹ, lắng chậm, trong thời gian ngắn,
phơng pháp tuyển nổi đợc xử dụng rộng rãi trong xử lý nớc thải của nhiều
nghành công nghiệp: chế tạo máy, thực phẩm và hoá chất
16
ion với ion tạp chất trong nớc, thờng gọi là ionic hay nhựa trao đổi ion. Các
ionic chứa nhiều por, khi gặp nớc các por cho phép nớc thấm vào, do diện tích
tiếp xúc bề mặt với nớc lớn nên gốc ion trao đổi dễ với các ion tạp chất cùng
dấu trong nớc. Kết quả là các ion tạp chất trong nớc bị giữ lại trờn ionic, còn
17
Copyright: Tài liệu đại học ©