Xử lý nước cấp cho nhà máy bia là yêu cầu quan trọng nhằm đảm bảo chất lượng nước đầu vào phục vụ quá trình sản xuất. Tùy thuộc vào nguồn nước thủy cục hoặc nước ngầm, hệ thống xử lý sẽ được thiết kế phù hợp để loại bỏ tạp chất, vi sinh vật và các thành phần có thể ảnh hưởng đến chất lượng bia thành phẩm. Mời Quý khách theo dõi bài viết này của ATS Water Technology để hiểu chi tiết hơn!

1. Vai trò của nước trong sản xuất bia

Nước chiếm khoảng 90 – 95% thành phần của bia thành phẩm, do đó chất lượng nguồn nước có ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm và hiệu quả vận hành của nhà máy. Trong ngành sản xuất bia, nước đóng các vai trò quan trọng sau:

  • Tham gia trực tiếp vào quá trình sản xuất bia: Nước được sử dụng trong các công đoạn hồ hóa, đường hóa, rửa bã malt và lên men. Thành phần khoáng trong nước ảnh hưởng đến hoạt động của enzyme, sự phát triển của nấm men và hương vị cuối cùng của bia.
  • Quyết định đặc tính cảm quan của bia: Các ion khoáng như Canxi (Ca²⁺), Sulfate (SO₄²⁻) và Chloride (Cl⁻) có thể tác động đến độ đậm đà, vị đắng, độ cân bằng và hậu vị của sản phẩm.
  • Đảm bảo chất lượng và độ ổn định của thành phẩm: Nguồn nước đạt tiêu chuẩn giúp hạn chế nguy cơ xuất hiện mùi lạ, đổi màu hoặc nhiễm vi sinh, từ đó nâng cao chất lượng và thời gian bảo quản bia.
  • Cấp nước cho các hệ thống phụ trợ: Ngoài nước nấu bia, nhà máy còn sử dụng nước cho lò hơi, hệ thống giải nhiệt, vệ sinh thiết bị và hệ thống CIP (Clean In Place).
  • Ảnh hưởng đến tuổi thọ thiết bị và chi phí vận hành: Nước chứa nhiều cặn, độ cứng cao hoặc kim loại hòa tan có thể gây đóng cặn, ăn mòn đường ống và thiết bị, làm tăng chi phí bảo trì và giảm hiệu suất hoạt động của toàn hệ thống.

Chính vì vậy, đầu tư hệ thống xử lý nước cấp cho nhà máy bia là yêu cầu quan trọng nhằm đảm bảo chất lượng sản phẩm, duy trì hoạt động ổn định và tối ưu chi phí vận hành lâu dài.

Vai trò của nước trong sản xuất bia

2. Tiêu chuẩn nước đầu vào cho sản xuất bia

Theo các tiêu chuẩn hiện hành tại Việt Nam đối với ngành bia, nguồn nước sử dụng trong sản xuất phải đáp ứng đầy đủ các yêu cầu chất lượng theo quy định kỹ thuật áp dụng. 

Cụ thể, TCVN 7042:2013 (bia hơi) và TCVN 6057:2013 (bia đóng chai/lon) đều thống nhất yêu cầu nước đầu vào phải phù hợp với các quy chuẩn chất lượng dành cho mục đích chế biến thực phẩm, nhằm đảm bảo tính ổn định của quá trình công nghệ cũng như chất lượng sản phẩm đầu ra.

Hiện nay, quy chuẩn kỹ thuật quốc gia đang được áp dụng tương ứng là QCVN 01-1:2024/BYT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước sạch sử dụng cho mục đích sinh hoạt. Đây được xem là yêu cầu pháp lý nền tảng nhằm bảo đảm an toàn đối với nguồn nước đầu vào dùng trong chế biến thực phẩm nói chung và sản xuất bia nói riêng.

Tuy nhiên, để đảm bảo chất lượng bia ổn định, nhiều nhà máy còn kiểm soát chặt chẽ các chỉ tiêu công nghệ như pH, độ cứng, độ kiềm và hàm lượng các ion khoáng như Canxi (Ca²⁺), Magie (Mg²⁺), Sulfat (SO₄²⁻), Clorua (Cl⁻), cũng như Sắt (Fe) và Mangan (Mn). Việc điều chỉnh thành phần khoáng phù hợp không chỉ hỗ trợ quá trình đường hóa và lên men diễn ra hiệu quả mà còn góp phần tạo nên hương vị đặc trưng của từng loại bia.

Vì vậy, các nhà máy bia thường kết hợp nhiều công nghệ xử lý như lọc đa tầng, than hoạt tính, làm mềm, RO và khử trùng để vừa đáp ứng yêu cầu của quy chuẩn hiện hành, vừa tối ưu chất lượng nước theo mục tiêu công nghệ và đặc tính cảm quan mong muốn của sản phẩm.

 Một số chỉ tiêu quan trọng cần kiểm soát gồm:

Chỉ tiêu Giới hạn/Yêu cầu
Coliform tổng số, E. coli Kiểm soát vi sinh gây bệnh
pH 6,0 – 8,5
Độ đục ≤ 2 NTU
Clo dư tự do 0,2 – 1,0 mg/L
Asen (As) ≤ 0,01 mg/L
Sắt (Fe) ≤ 0,3 mg/L
Mangan (Mn) ≤ 0,1 mg/L
Tổng chất rắn hòa tan (TDS) ≤ 1.000 mg/L
Chì (Pb), Thủy ngân (Hg), Cadmi (Cd) Kiểm soát kim loại nặng độc hại trong nước

Tùy theo công thức sản xuất và từng dòng bia cụ thể, nước sau xử lý thường được điều chỉnh thành phần khoáng nhằm tạo ra hương vị đặc trưng và đảm bảo chất lượng đồng nhất giữa các mẻ sản xuất.

Tiêu chuẩn nước đầu vào cho sản xuất bia

3. Quy trình xử lý nước cấp cho nhà máy bia

Hệ thống xử lý nước cấp cho nhà máy bia được xây dựng theo nhiều công đoạn liên hoàn nhằm loại bỏ dần các tạp chất từ dạng cặn lơ lửng đến các thành phần hòa tan trong nước. Nguồn nước đầu vào thường là nước thủy cục, đã đáp ứng các tiêu chuẩn cơ bản về nước sinh hoạt nhưng vẫn cần được xử lý chuyên sâu để phù hợp với yêu cầu của ngành sản xuất bia.

Mục tiêu của hệ thống là tạo ra nguồn nước có chất lượng ổn định phục vụ cho quá trình nấu và lên men bia. Các chỉ tiêu như độ dẫn điện, pH, độ cứng và thành phần khoáng hòa tan cần được kiểm soát chặt chẽ nhằm đảm bảo hoạt động của enzyme, hỗ trợ quá trình phát triển của nấm men và duy trì hương vị đặc trưng của từng dòng bia thành phẩm.

3.1. Giai đoạn tiền xử lý

Tiền xử lý là công đoạn đầu tiên, có nhiệm vụ loại bỏ các tạp chất cơ học và bảo vệ các thiết bị xử lý ở những bước tiếp theo.

Đầu tiên, nước nguồn được đưa qua hệ thống lọc tự động Amiad với cấp lọc khoảng 200-300 µm để giữ lại rác, cặn thô và các hạt có kích thước lớn phát sinh từ mạng lưới cấp nước. Sau đó, nước tiếp tục đi qua hệ thống màng siêu lọc UF (Ultrafiltration) với kích thước lỗ màng khoảng 0,02 µm nhằm loại bỏ hiệu quả các chất rắn lơ lửng, hạt keo, vi khuẩn và các tạp chất siêu nhỏ còn tồn tại trong nước.

Trước khi đi vào công đoạn xử lý áp lực cao, nước được dẫn qua cụm lọc tinh 1-5 µm để loại bỏ hoàn toàn các hạt cặn còn sót lại. Đồng thời, hệ thống châm hóa chất chống cáu cặn được vận hành nhằm hạn chế hiện tượng kết tủa của các khoáng chất như canxi, magie và silica trong quá trình xử lý tiếp theo.

Giai đoạn tiền xử lý

3.2. Giai đoạn xử lý chính bằng màng RO

Sau khi hoàn thành tiền xử lý, nước được đưa vào hệ thống thẩm thấu ngược RO. Đây là công đoạn quan trọng nhất trong toàn bộ dây chuyền, giúp loại bỏ phần lớn các chất hòa tan có trong nước. Dưới tác động của áp suất cao, các phân tử nước đi qua màng bán thấm, trong khi ion hòa tan, kim loại nặng, vi sinh vật và các hợp chất hữu cơ bị giữ lại và thải bỏ theo dòng nước cô đặc.

Nhờ hiệu suất tách muối rất cao, hệ thống RO có thể loại bỏ khoảng 99,89% tổng chất rắn hòa tan (TDS), giúp ổn định chất lượng nước và giảm đáng kể độ dẫn điện. Đây là yêu cầu quan trọng trong sản xuất bia vì thành phần khoáng của nước ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình nấu và chất lượng sản phẩm cuối cùng.

Tuy nhiên, nước sau RO có độ tinh khiết quá cao thường không được sử dụng trực tiếp cho công đoạn nấu bia. Quá trình đường hóa và lên men đòi hỏi nước phải chứa một lượng khoáng nhất định như canxi, magie hoặc sunfat để hỗ trợ hoạt động của enzyme và tạo điều kiện thuận lợi cho nấm men phát triển.

Nếu hàm lượng khoáng quá thấp, hoạt tính sinh học của nấm men có thể bị suy giảm, làm ảnh hưởng đến hương vị, cấu trúc và độ cân bằng của bia. Ngược lại, khi nồng độ ion quá cao hoặc mất cân đối, nguy cơ đóng cặn trong thiết bị nấu sẽ tăng lên, đồng thời có thể tác động tiêu cực đến màu sắc và vị đặc trưng của sản phẩm.

Vì vậy, nhiều nhà máy bia áp dụng giải pháp phối trộn nước sau RO với nước sau UF theo tỷ lệ phù hợp để điều chỉnh lại TDS và thành phần khoáng theo yêu cầu của từng dòng bia. Cách tiếp cận này giúp tận dụng ưu điểm của nước RO trong việc loại bỏ các tạp chất không mong muốn, đồng thời duy trì lượng khoáng cần thiết từ nước UF để phục vụ quá trình sản xuất.

Sau công đoạn phối trộn, nước có thể được xử lý bổ sung bằng đèn UV hoặc hệ thống lọc vi sinh nhằm đảm bảo an toàn vi sinh tuyệt đối. Ngoài ra, pH cũng được điều chỉnh khi cần thiết để phù hợp với từng công thức bia và điều kiện lên men cụ thể.

Giai đoạn xử lý chính bằng màng RO

3.3. Giai đoạn bảo dưỡng và duy trì hiệu suất

Trong quá trình vận hành, màng RO và các thiết bị liên quan sẽ dần bị ảnh hưởng bởi sự tích tụ của cặn vô cơ, chất hữu cơ và vi sinh vật trên bề mặt màng. Hiện tượng này làm tăng chênh lệch áp suất, giảm lưu lượng nước xử lý và ảnh hưởng đến hiệu quả hoạt động của toàn hệ thống.

Để duy trì hiệu suất, hệ thống cần được vệ sinh định kỳ bằng quy trình CIP (Clean-In-Place). Quá trình này sử dụng các loại hóa chất chuyên dụng để loại bỏ các dạng cáu cặn thường gặp như canxi cacbonat, silica, hydroxide kim loại, đồng thời làm sạch các lớp cặn hữu cơ và màng sinh học bám trên bề mặt màng lọc.

Bên cạnh việc vệ sinh định kỳ, các thông số vận hành như SDI, áp suất làm việc và lưu lượng nước cũng cần được theo dõi thường xuyên. Việc kiểm soát tốt các yếu tố này giúp hạn chế nguy cơ tái cáu cặn, kéo dài tuổi thọ thiết bị và đảm bảo hệ thống xử lý nước cấp cho nhà máy bia luôn vận hành ổn định với chất lượng nước đầu ra đồng nhất.

Quy trình xử lý nước cấp cho nhà máy bia

4. Các câu hỏi thường gặp về xử lý nước cấp cho nhà máy bia

Nước ảnh hưởng đến chất lượng bia như thế nào?

Nước chiếm khoảng 90 – 95% thành phần của bia nên ảnh hưởng trực tiếp đến hương vị, màu sắc, độ trong và độ ổn định của sản phẩm. Ngoài ra, thành phần khoáng và vi sinh trong nước cũng tác động đến quá trình lên men và chất lượng bia thành phẩm.

Có nên dùng nước giếng khoan cho nhà máy bia không?

Có, nhưng nước giếng khoan thường chứa hàm lượng sắt, mangan và độ cứng cao nên cần được xử lý trước khi sử dụng. Tùy chất lượng nguồn nước, hệ thống có thể cần bổ sung các công đoạn khử sắt, làm  mềm và lọc RO.

Hệ thống xử lý nước cấp cho nhà máy bia gồm các giai đoạn nào?

Một hệ thống xử lý nước cấp trong sản xuất bia thường gồm 3 giai đoạn chính: tiền xử lý, xử lý chuyên sâu bằng màng RO và bảo trì. Quy trình cụ thể sẽ được thiết kế dựa trên chất lượng nguồn nước đầu vào và yêu cầu sản xuất của từng nhà máy.

Như vậy, việc đầu tư hệ thống xử lý nước cấp cho nhà máy bia phù hợp giúp đảm bảo chất lượng nước sản xuất, nâng cao độ ổn định của bia thành phẩm và tối ưu hiệu quả vận hành. Do đó, doanh nghiệp cần lựa chọn phương pháp xử lý nguồn nước đưa vào sản xuất bia phù hợp với yêu cầu sản xuất thực tế. Quý khách hãy liên hệ với chúng tôi – ATS Water Technology – để được tư vấn và giải đáp thắc mắc ngay!

CÔNG TY TNHH CÔNG NGHỆ NƯỚC ATS