BIA &PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT

Xử lý nước thải nhà máy bia GVHD:Ths Đỗ Viết Hùng
PHẦN I:BIA &PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT
I. Giới Thiệu :
-Bia là một nước giải khát có từ lâu đời 7000 năm trước công nguyên đã có
ghi chép về sản xuất bia.
-Hiện nay nhu cầu bia trên thế giới cũng như ở Việt Nam rất lớn vì bia là
một loại nước uống mát, bổ, có độ cồn thấp, có độ min xốp, có hương vị đặc
trưng của hoa houblon và các sản phẩm trong quá trình lên men tạo ra. Đặc
biệt CO
2
bão hoà trong bia có tác dụng làm giảm nhanh cơn khát của người
uống, nhờ những ưu điểm này mà bia được sử dụng rộng rãi ở hầu hết khắp
các nước trên thế giới và sản lượng ngày càng tăng.
-Ở Việt Nam cùng với sự phát triển của nền kinh tế dẫn đến thu nhập của
người dân ngày càng cao. Nhu cầu sử dụng các loại nước giải khát cũng như
bia càng tăng, trong những năm qua các nhà máy bia được đầu tư xây dựng
ngày càng nhiều bằng kinh phí của nhà nước, tư nhân và nước ngoài, đáp ứng
được nhu cầu của người tiêu dùng.
-Với sự xuất hiện của nhiều nhà máy sản xuất bia thì các loại chất thải ra
trong qui trình sản xuất bia cũng không ngừng tăng lên.Cùng với các loại nước
thải sinh hoạt và nước thải của các ngành công nghiệp khác đã gây ra sự ô
nhiễm nặng nề đối với môi trường và ngày càng trở thành vấn đề cấp bách
mang tính chất xã hội và chính trị của cộng đồng.Vì vậy việc nghiên cứu, thiết
kế ra các hệ thống xử lý nước thải trong ngành công nghiệp sản xuất bia là
một yêu cầu cấp thiết cho việc bảo vệ môi trường cùng với các hoạt động
mang tính thiết thực đối với môi trường sẽ đảm bảo cho sự phát triển bền
vững của xã hội loài người và các loại sinh vật sống trên hành tinh chúng ta.
II. Qui Trình Sản Xuất Của Nhà Máy Bia:
1.Bia được sản xuất theo hai phương pháp lên men cơ bản:
-Phương pháp sản xuất truyền thống.
-Phương pháp sản xuất hiện đại.

Theo phương pháp lên men truyền thống, quá trình sản xuất bắt buộc phải qua
những gia đoạn chủ yếu sau đây:
-Đường hoá tinh bột thành đường nhờ enzym amylase của malt hoặc
amylase của vi sinh vật(nếu sử dụng nguồn tinh bột thay thế malt).
-Lên men chính.
-Lên men phụ, tạo sản phẩm.
Theo phương pháp lên men hiện đại, các quá trình cũng tương tự như trên.Tuy
nhiên, có điều khác cơ bản là người ta tiến hành quá trình lên men chính và lên
men phụ trong cùng một thiết bị.Điều khiển quá trình lên men này bằng hệ
thống làm lạnh cục bộ.Bằng hệ thống lạnh được lắp đặt trong thiết bị lên men,
người ta điều khiển quá trình lên men chính, phụ xen kẽ và cuối cùng toàn bộ
hệ thống được lên men phụ.
Hiện nay, phương pháp lên men truyền thống vẫn được áp dụng trong sản xuất
và vẫn được phát triển rất mạnh ở nhiều nước trên thế giới
Đồ án môn học Trang1
Xử lý nước thải nhà máy bia GVHD:Ths Đỗ Viết Hùng
2.Sơ đồ quy trình sản xuất bia:

3.Thuyết minh công nghệ sản xuất bia:
Đồ án môn học Trang2
Không khí
Chai, lon
Rửa khử
trùng
Malt khô
Xay nghiền
Phế liệu
Ngâm nấu,
đường hoá
Lọc trong

Dịch đường
Đun sôi
Hơi
nước
Lắng trong
Làm nguội
Hoa
houblon
Nén Xử lý
Lên men chính
Lên men phụ
và tàn trữ
Nước
Xử lý
Lọc trong
CO
2
Bia tươi
Chiết chai,lon Thanh
trùng
Dán nhãn,vô
kết
Xuất
xưởng
Xử lý nước thải nhà máy bia GVHD:Ths Đỗ Viết Hùng
• Nghiền nguyên liệu :mục đích là nghiền thành nhiều mảnh, tăng diện tích tiếp
xúc với nước để quá trình thuỷ phân và đường hoá xảy ra nhanh hơn và dễ dàng
hơn.
-Thiết bị dùng để nghiền malt là máy nghiền trục.
-Đối với nguyên liệu hạt chưa qua khâu ươm mầm, hạt tinh bột cứng, khó

phá vỡ và nấu chín, vì vậy chúng phải được nghiền thật mịn.Thiết bị dùng
để nghiền nguyên liệu thay thế là máy nghiền búa.
-Máy nghiền búa có thể dùng để nghiền malt trong trường hợp chất lượng
kém,tỷ lệ hạt nảy mầm không cao.
• Hồ hoá và đường hoá: đối với các loại nguyên liệu hạt chưa ươm mầm như
gạo, ngô, đại mạch hoặc thóc lẻ tiến hành hồ hoá bột là cần thiết vì chúng được
thuỷ phân và đường hoá tốt chỉ sau khi đã được nấu chín.
-Giải pháp thiết bị cho việc hồ hoá là nấu cháo bình thường ở nồi hồ hoá vỏ
hoặc hấp dưới áp suất cao (2,5kg/cm
2
và thời gian 15ph).
-Mục đích của quá trình thuỷ phân và đường hoá là tạo điều kiện thích hợp
về nhiệt độ và pH của môi trường để hệ enzim thuỷ phân trong malt chuyển
hoá các hợp chất cao phân tử (chủ yếu là hydrat cacbon và protein ) thành
các sản phẩm thấp phân tử, hoà tan bền vững, tạo thành chất chiết của dịch
đường.
-Yêu cầu kỹ thuật:
+Các điểm dừng : 52
0
C – 15-20 ph
63
0
C – 20-30 ph
73
0
C – 20-30 ph
đun sôi – 10-15ph.
+Tỷ lệ phối trộn nước :
Bia vàng :1/5(1kg bột / 5lít nước).
Bia đen : 1/3

• Lọc bã: lọc bã, nhằm mục đích tách pha lỏng khỏi dung dịch hoá cần tiến hành
2 bước : ép dịch và rửa bã malt.
Yêu cầu kỹ thuật: -Dịch ép phải trong.
-Nhiệt độ lọc :70
0
C.
-Thiết bị dùng để lọc là thùng lọc đáy bằng, máy lọc ép khung bản, ép vít, ly
tâm v.v..
-Sau khi lọc người ta phân nước đường theo hàm lượng đường ra làm hai
loại để sản xuất bia có chất lượng khác nhau.
-Nước đường có hàm lượng đường 8 - 9% để sản xuất bia chai.
-Nước đường có hàm lượng đường 10 –12% để sản xuất bia lon.
-Quá trình rửa bả kết thúc khi nồng độ đường trong nước giảm xuống còn 1
– 2%.Nồng độ chung của hỗn hợp dịch ép và nước rửa bã cần đạt 90% so
với nồng độ yêu cầu.
• Nấu dịch đường với hoa houblon : nấu dịch đường với hoa houblon nhằm các
mục đích :
-Hoà tan các thành phần chất trong hoa vào dịch đường( chủ yếu là chất
đắng, tinh dầu thơm, polyfenol và các hợp chất chứa azot).
-Kết lắng protit cao phân tử ( do phản ứng với polyfenol của hoa) và làm
trong dịch đường.
Đồ án môn học Trang3
Xử lý nước thải nhà máy bia GVHD:Ths Đỗ Viết Hùng
-Tạo phản ứng với melanoid.
-Tăng cường độ màu, nồng độ chất hoà tan và diệt các vi sinh vật.
Yêu cầu kỹ thuật:
-Sôi mạnh, thời gian 1,5 – 2 giờ.
-Lượng chất đắng cần đạt: 18 – 25mg/l.
• Làm lạnh dịch đường: quá trình làm lạnh dịch đường nhằm các mục đích:
-Hạ nhiệt độ đến điểm thích hợp cho nấm men phát triển.

-Tách các loại cặn khỏi dịch.
-Bão hoà O
2
cho dịch.
-Thiết bi thông dụng để hạ nhiệt độ của dung dịch đường là thùng lắng
Wirpool và máy lạnh tấm bản.
-Trong nhiều trường hợp, sau máy lạnh tấm bản người ta đặt máy ly tâm để
tách hết cặn trong dịch đường.
-Thời gian hạ nhiệt độ: 1 – 1,5h
-Nhiệt độ cuối cần đạt: 8 – 10
0
C.
• Lên men chính: mục đích của quá trình là để chuyển hoá các chất hoà tan ở
trong dịch đường thành C
2
H
5
OH, CO
2
và các sản phẩm phụ khác ( sinh tổng
hợp trong quá trình hoạt động sống của tế bào nấm men).Quá trình lên men
chính được tiến hành trong điều kiện nhiệt độ 6 – 8
0
C.
-Giống nấm men cho vào quá trình lên men thường vào khoảng 10 –15%.
-Phương pháp lên men gia tốc hiện nay được tiến hành ở nhiệt độ 10 – 12
0
C.
-Thiết bị dùng làm lên men chính rất đa dạng. Trước đây người ta dùng
thùng gỗ sồi, thùng nhôm, xây bể ximăng cốt thép ở điều kiện hở. Ngày nay

người ta lên men trong các thiết bị kín được gia công bằng thép không
gỉ.Hình dạng thùng là thân trụ đáy hình nón với góc vát tạo thành 70
0
.
-Thời gian lên men: 7 – 12 ngày.
-Quá trình lên men chính kết thúc khi hàm lượng đường trong bia non còn
lại khoảng 30 – 35% so với nồng độ ban đầu.
• Lên men phụ và làm chín bia: lên men phụ là tiếp theo quá trình lên men chính
để lên men tiếp phần đường còn lại nhưng với tốc độ chậm.
-Làm chín bia là quá trình khử diaxetil xuống dưới hàm lượng 0,2 mg/l, khử
rượu bậc cao, aldehit, bão hoà CO
2
, tạo este và các sản phẩm khác.
-Vì hai quá trình xảy ra đồng thời, trong cùng một thiết bị và cùng điều kiện
nên ta hay gọi chung là tàng trữ bia.
-Điều kiện nhiệt độ : 1 – 2
0
C.
-Thời gian tàng trữ : 20 – 180 ngày.
• Lọc bia: bia sau khi tàng trữ vẫn còn đục, lượng tế bào nấm men, còn
nhiều( khoảng 30 – 50 vạn tế bào/ ml) vì vậy mục đích của quá trình lọc là để
làm cho bia trong.
-Lọc bia phải tiến hành ở điều kiện nhiệt độ 1 – 4
0
C.Thiết bị dùng để lọc bia
thông thường là máy lọc chân không khung bản với vật liệu lọc là giấy xen
luloza có độ xốp khác nhau và chất trợ lọc diatomit, máy lọc kiểu ống, chóp
nón, máy ly tâm tách và trong nhiều trường hợp cũng có thể dùng loại ly tâm
vắt.
• Bão hoà CO

2
: bia sau khi lọc nếu hàm lượng CO
2
hoà tan chưa đạt yêu cầu, ta
phải bão hào bổ sung. Khí CO
2
trước lúc nạp vào bia phải lọc để khử mùi.
Đồ án môn học Trang4
Xử lý nước thải nhà máy bia GVHD:Ths Đỗ Viết Hùng
-Nhiệt độ bia lúc nạp CO
2
1 –4
0
C
-Aùp suất làm việc : 2 – 3 kg/cm
2
• Đóng gói bao bì: mục đích là để vận chuyển đến người tiêu dùng và dễ bảo
quản.
• Thanh trùng bia: bia sau khi đóng chai hoặc lon phải thanh trùng. Mục đích
của quá trình là diệt nấm men trong bia để ổn định thành phần sinh học và tăng
thời gian bảo quản.
-Nhiệt độ tối đa lúc thanh trùng : 65
0
C.
-Thời gian giữ nhiệt độ tối đa: 10 - 15ph
Đồ án môn học Trang5
Xử lý nước thải nhà máy bia GVHD:Ths Đỗ Viết Hùng
PHẦN II:CÁC NGUỒN NƯỚC THẢI GÂY
Ô NHIỄM
I.Nước Thải Trong Sản Xuất Bia Bao Gồm:

-Nước từ cộng đoạn rửa từ bộ phận nấu – đường hóa, chủ yếu là nước vệ sinh
thùng nấu, bể chứa, sàn nhà,bồn lên men…có chứa nhiều cặn malt, tinh bột,
bã hoa và các hợp chất hữu cơ carbonateous do vậy có hàm lượng ô nhiễm
hữu cơ rất cao.
-Công đoạn chiết chai – dịch bia rơi rớt trong quá trình chiết.
-Nước rửa chai là một trong những dòng thải có hàm lượng ô nhiễm lớn trong
sản xuất bia.Ngoài ra, nước thải từ quá trình rửa chai có độ pH cao do nguyên
lý rửa chai được tiến hành qua các bước: rửa với nước nóng, rửa bằng dung
dịch kiềm loãng nóng (1% - 3% NaOH), tiếp đó là rửa sạch bẩn và nhãn bên
ngoài chai và cuối cùng là phun kiềm nóng rửa bên trong và bên ngoài chai,
sau đó rửa sạch bằng nước nóng.
-Nước làm nguội của các thiết bị giải nhiệt loại nước này được xem là tương
đối sạch.
-Nước rửa ngược hệ thống xử lý nước.
-Nước vệ sinh của công nhân.

Đồ án môn học Trang6
Xử lý nước thải nhà máy bia GVHD:Ths Đỗ Viết Hùng
II.Sơ Đồ Dòng Thải Nhà Máy Bia:
II.Thành Phần Và Tính Chất Của Nước Thải:
Đồ án môn học Trang7
Chuẩn bị NL
Nước mềmNước cấp để rửa
sàn thiết bị
Nấu đường hoá
Lọc dịch đường
Bã malt
Nấu hoa
Tách bã Bã malt
Làm lạnh

Lên men chính
phụ
Bã men
Lọc bia Bã lọc
Bão hoà CO
2
Chiết chai, lon
Đóng nắp
Thanh trùng
Kiểm tra, dán
nhãn, nhập kho
Sản phẩm
Rửa chai
Nước
thải
Hơi nước
Nước
thải
Hơi nước,
Phụ gia
Hoa
houblon
Hơi nước
Glycol hay
nước đá
Men giống
Hơi Xút
Xử lý nước thải nhà máy bia GVHD:Ths Đỗ Viết Hùng
-Đặc trưng nước thải bia là có hàm lượng các chất hữu cơ protein và
cacbonateous cao.

• Nước thải lọc bã hèm trong công nghệ:
-Đây là loại nước thải ô nhiễm khá mạnh.Nước thải phát sinh từ công nghệ lọc
phèn, nên chúng bị nhiễm bẩn chủ yếu bởi các chất hữu cơ, cặn bã hèm các Vi
sinh vật.Chỉ tiêu ô nhiễm như sau:
COD = 4000- 5000 mg/l
SS = 200- 300 mg/l
• Nước thải lọc dịch đường:
-Loại nước thải này thường bị nhiễm bẩn hữu cơ lượng Glucô trong nước này
cũng ở mức cao, là môi trường thuận lợi cho sự phát triển của các loại vi sinh
vật. Ngoài ra, nước thải lọc đường có độ đục và độ màu khá cao.
• Nước thải của các thiết bị giải nhiệt được coi là sạch nhưng có nhiệt độ
cao 40- 45
0
C có thể có một lượng dầu mỡ nhưng không đáng kể.
-Trong sản xuất bia công nghệ ít thay đổi từ nhà máy này san nhà máy khác,
sự khác nhau có thể chỉ là sử dụng phương pháp lên men nổi hay chìm. Sự
khác nhau cơ bản là lượng nước sử dụng cho mục đích rửa chai, máy móc
thiết bị, sàn nhà, số lượng công nhân sử dụng nước cho sinh hoạt,…Điều này
dẫn đến tải lượng nước thải và hàm lượng các chất ô nhiễm của các nhà máy
bia khác nhau.
• Kết quả phân tích đặc tính nước thải của một số nhà máy bia:
Thông số Đơn vị Nhà máy I Nhà máy II Nhà máy III
PH 5,7 –11,7
BOD
5
mg/l 185 –2400 775 1622
COD mg/l 310 –3500 1220 2944
Nitơ tổng mg/l 48 –348 19,2
Photpho
tổng

mg/l 1,4 –9,09 7,6 -
Chất
không tan
mg/l 158 –1530 - -
Tải lượng
nước thải
m
3
/1000 lít
bia
3,2 - -
Tải trọng
ô nhiễm
kgBOD
5
/1000
lít bia
3,5 - -
(Nguồn “ Giáo trình công nghệ xử lý nước thải’’
Trần Văn Nhân –Ngô Thị Nga)
Đồ án môn học Trang8
Xử lý nước thải nhà máy bia GVHD:Ths Đỗ Viết Hùng
PHẦN III:QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ
I.Thông Số Nhiễm Đầu Vào Và Các Chỉ Tiêu Đầu Ra:
• Các chỉ tiêu đo được của nước thải đầu vào:
-pH: 8.
-COD: 2000 mg/l.
-BOD
5
: 1500 mg/l.

-SS: 300 mg/l.
• Các chỉ tiêu sau khi xử lý đạt tiêu chuẩn thải loại B theo TCVN 5945 –1995:
-pH: 5,5 –9
-SS<100 mg/l.
-BOD
5
<50 mg/l.
-COD<100 mg/l.
II.Các Chỉ Tiêu ảnh Hưởng Đến Việc Lựa Chọn Quy Trình Công Nghệ Xử Lý
Nước Thải:
o Nhu cầu oxy sinh hoá BOD (Biochemical Oxygen Demand): là lượng oxy cần
thiết cho vi khuẩn sống và hoạt động để oxyhoá các chất hữu cơ có trong nước
thải.Nhu cầu oxy sinh hoá là chỉ tiêu rất quan trọng và tiện dùng để chỉ mức độ
nhiễm bẩn của nước thải bởi các chất hữu cơ .
- Trị số BOD đo được dùng rộng rãi để:
1.Xác định gần đúng lượng oxy cần thiết để ổn định sinh học các chất hữu
cơ có trong nước thải.
2.Xác định kích thướt thiết bị xử lý.
3.Xác định hiệu suất xử lý của một số quá trình.
4.Xác định sự chấp thuận tuân theo những quy định cho phép thải chất
thải.
o Nhu cầu oxy hoá học COD (Chemical Oxygen Demand): là lượng oxy cần
thiết để oxy hoá các chất hữu cơ và một phần các chất vô cơ có trong nước thải.
Chỉ tiêu BOD không phản ảnh hết khả năng oxy hoá các chất hữu cơ khó bị oxy
hoá và các chất vô cơ có thể bị oxy hóa trong nước thải, nhất là nước thải công
nghiệp. Do vậy, chỉ tiêu COD có giá trị cao hơn giá trị BOD.
-Tỷ số COD/BOD càng nhỏ thì xử lý sinh học càng dễ nói cách khác tỷ số
BOD/COD càng gần 1 thì nước bị ô nhiễm hữu cơ càng lớn nên biện pháp sử
lý sinh học có hiệu quả cao.
o Chất rắn lơ lửng SS(Suspended Solids): là một chỉ tiêu cơ bản đánh giá chất

lượng nước thải gồm cặn lắng được và cặn lơ lửng dạng keo không lắng được,
có thể loại bỏ khỏi nước thải nhờ quá trình keo tụ, lắng, lọc. Hàm lượng chất rắn
lơ lửng là chỉ tiêu để tính toán các bể lắng và xác định số lượng cặn lắng. Sự tồn
tại của cặn lắng lơ lửng trong công trình sử lý sinh học sẽ ảnh hưởng rất nhiều
đến hiệu xuất của quá trình xử lý, do đó nước thải cần phải được loại bỏ cặn
trước khi đi vào bể xử lý sinh học( đối với bể Aeroten thì lượng cặn lơ lửng
trước khi vào bể này không vượt quá 150 mg/l;với bể UASB thì lượng cặn có
thể lên tới 3000mg/l).
o Trị số pH: cho biết nước thải có tính trung hoà pH=7 hay tính acid pH<7 hoặc
tính kiềm pH>7. Quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học rất nhạy
cảm với sự dao động của trị số pH. Quá trình xử lý hiếu khí đòi hỏi giá trị pH
Đồ án môn học Trang9
Xử lý nước thải nhà máy bia GVHD:Ths Đỗ Viết Hùng
trong khoảng 6,5 đến 8,5 khoảng tối ưu 6,8 đến 7,4; quá trình xử lý kị khí giá trị
pH trong khoảng 6,6 đến 7,6.
o Ngoài các chỉ tiêu nêu trên các chỉ tiêu về oxy hoà tan DO; các kim loại nặng;
các chất dinh dưỡng như nitơ, photpho, sunfat;… ảnh hưởng rất nhiều đến việc
lựa chọn quy trình công nghệ xử lý nước thải để đảm bảo hiệu quả xử lý.
Iii. Lựa Chọn Công Nghệ Xử Lý Nước Thải:
-Khi chọn một công nghệ xử lý nước phải căn cứ vào các yêu cầu sau:
 Lưu lượng, thành phần và tính chất của nước thải.
 Diện tích mặt bằng hiện có, cũng như các điều kiện mà nhà máy
có thể chấp nhận.
 Tiêu chuẩn đầu ra của dòng thải.
 Đặc tính của nguồn tiếp nhận.
 Kinh phí đầu tư ban đầu và chi phí vận hành.
 Đảm bảo khả năng xử lý khi nhàmáy mở rộng sản xuất.
-Tại Việt Nam các nhà máy bia hầu như không được đưa vào các khu công
nghiệp mà thường có nhà máy sản xuất ở gần với khu dân cư do vậy nhà máy
thường có diện tích đặt nhà máy nhỏ. Trong quy trình xử lý nước thải cần có các

công trình chiếm diện tích vừa phải phù hợp với mặt bằng hiện có của nhà máy.


Đồ án môn học Trang10