Khử khí trong nước sản xuất bia

Nước tiếp xúc với bia cuối cùng (ví dụ như nước pha loãng) cần phải không có oxy. Để giảm lượng oxy hòa tan, cần phải giảm áp suất riêng phần của oxy trên chất lỏng càng nhiều càng tốt (độ tan của chất khí tỷ lệ với áp suất riêng phần của chất khí - định luật Henry).

Điều này có thể đạt được bằng cách:

• tăng áp suất riêng phần của một thành phần khí khác

• tăng áp suất hơi của nước

• giảm tổng áp suất trên chất lỏng

Các hệ thống sục khí chân không ban đầu sử dụng sương mù nước trong một buồng được hút chân không một phần. Sương mù sẽ cho phép các khí (không chỉ oxy) được hút ra khỏi chất lỏng. Phương pháp này chỉ có thể loại bỏ một phần oxy và do đó không thích hợp cho nước pha loãng.

Các màng sợi rỗng kết nối với buồng áp suất thấp cho phép các nhà sản xuất bia loại bỏ oxy xuống mức thấp hợp lý. Nguyên lý của màng sợi rỗng được thể hiện trong hình bên dưới. Nước chảy qua một sợi rỗng ở bên ngoài màng, trong khi khí quét (ví dụ như CO2) ở áp suất thấp được hỗ trợ bởi một máy bơm chân không được hút ở phía bên kia.

Ôxy hòa tan sẽ chuyển qua màng sang phía chân không, để chất lỏng được khử khí. Màng của các sợi rỗng được cấu tạo từ vật liệu polypropylene kỵ nước, chỉ có thể thấm qua khí. Việc sử dụng màng sợi rỗng cho phép mở rộng diện tích tiếp xúc, tăng hiệu quả. Cùng với việc sử dụng khí quét, điều này dẫn đến nước có chứa nồng độ oxy hòa tan rất thấp cần thiết cho quá trình pha loãng nước. Hạn chế chính của công nghệ này là chi phí đầu tư và bảo trì cao.

Nguyên lý của màng sợi rỗng. Các màng sợi rỗng tạo ra bề mặt tiếp xúc hiệu quả cao giữa nước và khí. Nước cấp (với oxy hòa tan) chảy bên ngoài màng sợi rỗng theo nguyên tắc dòng chảy chéo trong khi khí quét (ví dụ CO2) chảy bên trong màng sợi rỗng ở áp suất thấp được hỗ trợ bởi bơm chân không. Bằng cách tạo ra áp suất riêng phần thấp trong oxy (O2) ở bên trong màng sợi rỗng, một động lực thúc đẩy O2 từ nước vào bên trong sợi rỗng sẽ dẫn đến sự chuyển động của oxy từ pha lỏng sang pha khí và do đó hàm lượng oxy dư thấp trong nước khử mùi.

Công nghệ được sử dụng phổ biến nhất hiện nay là khử khí cột. Nước được cấp vào đầu cột. Cột chứa các tấm thép không gỉ mỏng, dày đặc được sắp xếp theo cách sao cho nước đi theo nhiều đường khi nó chảy xuống cột. Điều này tối đa hóa bề mặt chuyển giao và thời gian tiếp xúc giữa nước và khí thoát ra đang chảy lên trên (ví dụ: CO2). Sự chênh lệch áp suất riêng phần lớn của O2 đẩy oxy ra khỏi nước vào pha khí. Ở đỉnh cột, oxy bị loại bỏ rời khỏi hệ thống dưới dạng khí.

Nước không chứa oxy có thể được thu thập ở đáy cột. Để tránh nước bị cacbonat hóa, cột có thể được vận hành trong chân không để khử khí mà không cần sử dụng khí tách (chủ yếu là CO2). Các cột có thể được làm việc ở nhiệt độ môi trường xung quanh hoặc nhiệt độ cao (nhưng dưới nhiệt độ sôi của nước). Hệ thống cột nóng hiệu quả hơn trong việc giảm mức oxy trong nước vì khả năng hòa tan khí giảm khi nhiệt độ tăng. Ưu điểm chính của khử khí bằng hệ thống cột (so với màng sợi rỗng) là chi phí vận hành và bảo trì thấp và tốc độ dòng chảy cao.