Sau khi lên men và ủ, bia vẫn còn nấm men, protein kết tủa và nhiều hạt siêu nhỏ gây đục. Lọc bằng diatomite (còn gọi là lọc kieselguhr) là một trong những phương pháp lâu đời và phổ biến nhất để làm trong bia. Nguyên tắc rất đơn giản: thay vì để cặn bịt kín màng lọc, ta tạo một lớp bánh lọc xốp bằng diatomite, và chính lớp bánh này giữ lại cặn.
Nguyên lý lọc bằng bột trợ lọc
Thiết bị lọc (lọc khung bản, lọc nến hay lọc đĩa) có một lớp đỡ gọi là vách lọc, có lỗ tương đối lớn. Bản thân vách lọc không giữ được các hạt gây đục. Bột diatomite được bồi lên vách lọc để tạo thành một lớp bánh có hàng triệu kênh rỗng rất nhỏ. Bia đi qua các kênh này, còn nấm men và cặn bị giữ lại trong và trên lớp bánh.
Có hai cách đưa bột vào: precoat và body feed. Hầu hết nhà máy dùng cả hai.
Precoat và body feed khác nhau thế nào?
| Precoat (bồi lớp đầu) | Body feed (định lượng liên tục) | |
|---|---|---|
| Khi nào | Trước khi bắt đầu lọc bia | Suốt quá trình lọc |
| Cách làm | Tuần hoàn nước hoặc bia đã lọc có bột qua thiết bị để bột bám đều lên vách lọc | Định lượng bột vào dòng bia chưa lọc trước khi vào thiết bị |
| Mục đích | Bảo vệ vách lọc, giúp bia trong ngay từ đầu | Giữ cho lớp bánh luôn xốp, không bị cặn bịt kín |
Precoat thường được bồi thành hai lớp: lớp đầu dùng bột thô hơn để bám chắc lên vách lọc, lớp sau dùng bột mịn hơn để tạo bề mặt lọc tốt. Body feed là phần quyết định chu kỳ lọc dài hay ngắn. Nếu không có body feed, cặn sẽ phủ kín bề mặt precoat rất nhanh và áp suất tăng vọt.
Chọn cấp bột theo độ thấm
Thông số quan trọng nhất của bột trợ lọc là độ thấm (permeability), thường đo bằng đơn vị darcy. Độ thấm phản ánh mức độ dễ dàng mà chất lỏng chảy qua lớp bánh:
- Bột mịn, độ thấm thấp: giữ được hạt nhỏ hơn, bia trong hơn, nhưng áp suất tăng nhanh hơn và lưu lượng thấp hơn.
- Bột thô, độ thấm cao: lưu lượng lớn, chu kỳ dài hơn, nhưng có thể để lọt hạt nhỏ, bia kém trong.
Trong thực tế, các cấp dạng tự nhiên thường mịn nhất, các cấp nung có độ thấm trung bình, còn các cấp nung có chất trợ chảy (flux-calcined) thô nhất. Nhiều nhà máy phối trộn hai cấp cho body feed để cân bằng giữa độ trong và tốc độ lọc. Cấp phù hợp phụ thuộc vào loại bia, lượng nấm men còn lại, nhiệt độ lọc và thiết bị của bạn, nên cần chạy thử để chọn.
Dấu hiệu cần điều chỉnh
| Dấu hiệu | Nguyên nhân thường gặp | Hướng xử lý |
|---|---|---|
| Áp suất chênh lệch tăng rất nhanh, chu kỳ ngắn | Body feed quá ít hoặc quá mịn; bia vào lọc còn nhiều nấm men | Tăng liều body feed hoặc chuyển sang cấp thô hơn; kiểm tra khâu lắng, ly tâm trước lọc |
| Bia sau lọc còn đục | Bột quá thô; lớp precoat không đều hoặc bị nứt | Dùng cấp mịn hơn; kiểm tra quy trình precoat, tránh dao động áp suất và dừng dòng đột ngột |
| Đầu chu kỳ bia đục, sau đó trong dần | Precoat chưa đủ hoặc chưa ổn định | Tuần hoàn precoat lâu hơn, kiểm tra lượng bột lớp đầu |
| Áp suất tăng đều nhưng tốn nhiều bột | Body feed quá liều | Giảm dần liều và theo dõi đường áp suất |
Mẹo hữu ích là vẽ đường áp suất theo thời gian cho mỗi chu kỳ. Đường tăng đều, gần tuyến tính cho thấy body feed đang hợp lý. Đường cong vọt lên cho thấy lớp bánh đang bị bịt kín.
An toàn và xử lý bã lọc
Bột trợ lọc rất mịn và nhẹ, dễ bay bụi khi đổ bao và pha trộn. Nên dùng trạm định lượng kín hoặc có hút bụi, và trang bị khẩu trang phù hợp cho công nhân. Các cấp nung và nung có chất trợ chảy chứa silica tinh thể (cristobalite), nên việc kiểm soát bụi càng quan trọng. Xem thêm bài Silica tinh thể trong diatomite.
Bã lọc sau khi dùng là hỗn hợp ẩm của diatomite, nấm men và cặn protein. Khi còn ướt, bã lọc ít sinh bụi, nhưng khi khô lại có thể bay bụi. Bã lọc cần được thu gom và xử lý theo quy định chất thải hiện hành. Một số nơi nghiên cứu tận dụng bã lọc làm phụ gia cho phân compost hoặc vật liệu xây dựng; khả năng áp dụng phụ thuộc vào quy định địa phương và thành phần cụ thể của bã.
Có phương án thay thế không?
Một số nhà máy dùng perlite, bột cellulose hoặc chuyển sang lọc màng dòng chảy ngang (crossflow). Mỗi phương án có ưu nhược điểm riêng về chi phí đầu tư, chi phí vận hành và chất lượng bia. Với nhiều nhà máy vừa và lớn, lọc bằng diatomite vẫn là giải pháp cân bằng giữa chi phí, độ trong và độ linh hoạt.
Bắt đầu với APHIS
APHIS cung cấp bột trợ lọc cho nhà máy bia và đồ uống, kèm COA theo từng lô để độ thấm ổn định giữa các lần giao. Xem trang Giải pháp cho nhà máy bia & đồ uống hoặc gửi thông tin thiết bị lọc và cấp đang dùng để nhận mẫu thử.
