Trong ngành sản xuất bia, CO2 không chỉ là một loại khí phụ sinh ra trong quá trình lên men mà còn là yếu tố trực tiếp quyết định độ sủi bọt, hương vị, độ tươi và cả sự ổn định của sản phẩm cuối cùng. Vậy làm sao để kiểm soát CO2 chính xác, liên tục mà vẫn tối ưu chi phí vận hành? Câu trả lời nằm ở cảm biến đo nồng độ khí CO2 - thiết bị đang trở thành tiêu chuẩn trong các nhà máy bia hiện đại. Theo dõi đến cuối để tìm hiểu chi tiết nhé!

Vì sao nhà máy bia bắt buộc phải kiểm soát CO2?

Trong các nhà máy sản xuất bia, cảm biến nồng độ khí CO2 giữ vai trò quan trọng, cụ thể:
1. Quyết định chất lượng và độ sủi của bia

CO2 là thành phần cốt lõi tạo nên đặc trưng “có gas” của bia. Theo tiêu chuẩn chung, nồng độ CO2 phù hợp cho hầu hết các loại bia nằm trong khoảng 2.2 - 2.8 volumes.

CO2 quá thấp → bia thiếu độ sủi, cảm giác nhạt và kém hấp dẫn

CO2 quá cao → bia sủi mạnh, gây khó chịu khi uống, thậm chí tiềm ẩn nguy cơ nổ chai

Chỉ cần sai lệch nhỏ, chất lượng thành phẩm có thể bị ảnh hưởng rõ rệt.

2. Ảnh hưởng trực tiếp đến hương và vị

CO2 đóng vai trò bảo vệ các hợp chất tạo hương của bia. Khi nồng độ CO2 thấp hoặc dao động thất thường, quá trình oxy hóa diễn ra nhanh hơn, khiến:

- Bia mất mùi hương đặc trưng

- Xuất hiện vị chua không mong muốn

- Sản phẩm giảm độ tươi

Vì vậy, việc giám sát liên tục là điều bắt buộc nếu muốn duy trì chất lượng ổn định giữa các mẻ sản xuất.

3. Theo dõi chính xác quá trình lên men

Trong giai đoạn lên men, nấm men chuyển hóa đường thành cồn và sinh ra CO2. Lượng CO2 được tạo ra chính là chỉ báo quan trọng cho tiến trình lên men. Nếu nồng độ CO2 giảm nhanh bất thường hoặc đột ngột dừng sinh ra, đây có thể là dấu hiệu quy trình gặp sự cố và cần can thiệp ngay lập tức. Cảm biến CO2 giúp nhà máy theo dõi trạng thái lên men theo thời gian thực thay vì dựa vào ước tính thủ công.

4. Đáp ứng tiêu chuẩn an toàn lao động

CO2 không độc ở nồng độ thấp, nhưng khi vượt ngưỡng cho phép sẽ gây nguy hiểm cho con người. Theo quy định an toàn lao động, mức tiếp xúc tối đa là 5000 ppm trong 8 giờ liên tục. Nếu vượt quá ngưỡng này, người lao động có thể gặp như đau đầu, chóng mặt, mất tập trung, thậm chí mất ý thức.

Trong môi trường kín như khu vực lên men hoặc chiết rót, việc lắp đặt hệ thống cảm biến CO2 là yêu cầu bắt buộc để bảo vệ nhân sự.

5. Tối ưu chi phí sản xuất

CO2 được xem là một khoản chi phí đáng kể trong sản xuất bia. Vì vậy khi không kiểm soát tốt, doanh nghiệp có thể:

- Bơm CO2 dư thừa

- Thất thoát khí trong quá trình vận hành

- Với hệ thống cảm biến giám sát liên tục, nhà máy có thể:

- Điều chỉnh lượng CO2 chính xác

- Tự động hóa quá trình bão hòa khí

- Giảm phụ thuộc vào thao tác bật/tắt thủ công

Đặc biệt, nhiều nhà máy hiện nay tái sử dụng CO2 sinh ra trong quá trình lên men nếu đạt độ tinh khiết từ 99.98% trở lên, giúp tiết kiệm 20 - 30% chi phí CO2 hàng năm.

Hướng dẫn chọn mua cảm biến CO2 cho nhà máy bia

Để đảm bảo phù hợp với môi trường sản xuất, khi lựa chọn cảm biến CO2, cần quan tâm các tiêu chí sau:

- Dải đo phù hợp: 0 - 2000 ppm hoặc 0 - 10.000 ppm tùy vào quy mô nhà máy và đặc thù dòng bia.

- Thời gian phản hồi nhanh: Nên < 30 giây, giúp phát hiện sớm sự thay đổi bất thường.

- Cấp bảo vệ: Tối thiểu IP65, nếu vệ sinh bằng vòi áp lực cao → nên dùng IP67 để đảm bảo chống bụi và tia nước hiệu quả.

- Tín hiệu ngõ ra: Analog 4-20mA / 0-10V hoặc Modbus RTU RS-485 hoặc Relay để dễ dàng tích hợp vào hệ thống PLC/SCADA hoặc kích hoạt cảnh báo, quạt thông gió tự động.

- Dải nhiệt độ hoạt động: Từ -20°C đến 50°C, phù hợp cả khu vực kho lạnh lẫn khu sản xuất nhiệt độ cao.

- Công nghệ đo: Nên ưu tiên cảm biến sử dụng NDIR vì có độ chính xác cao, tránh nhiễu hoặc trôi tín hiệu, tuổi thọ bền lâu với tính năng tự hiệu chuẩn giúp duy trì độ chính xác lâu dài mà không cần can thiệp thủ công thường xuyên.

Lưu ý quan trọng khi lắp đặt cảm biến CO2 trong nhà máy bia

1. Vị trí lắp đặt

- CO2 nặng hơn không khí nên có xu hướng tích tụ gần mặt sàn.

- Độ cao lý tưởng: 30 - 60 cm tính từ sàn

- Không lắp ở tầm 1,5m hoặc trên trần

- Nên chọn vị trí dễ tiếp cận để thuận tiện bảo trì.

2. Tránh nguồn gió và góc khuất

- Không đặt cảm biến gần quạt thông gió, điều hoà, cửa ra vào, cửa sổ

- Luồng gió mạnh có thể làm loãng khí, gây sai số đo thấp hơn thực tế.

- Đồng thời, tránh các góc khuất nơi không khí khó lưu thông.

3. Hạn chế tác động của độ ẩm

- Hướng phần lưới/ống lưu thông khí xuống dưới

- Không lắp gần đường ống nước

- Tránh khu vực có nguy cơ rò rỉ

- Nếu thường xuyên vệ sinh bằng vòi áp lực cao, nên sử dụng cảm biến đạt chuẩn IP67 hoặc có giải pháp che chắn phù hợp.

4. Tính toán mật độ lắp đặt

- Thông thường, một cảm biến CO2 có bán kính hoạt động khoảng 5 - 7m.

- Cần căn cứ vào diện tích phòng để phân bổ số lượng hợp lý, đồng thời ưu tiên lắp đặt tại trạm bơm CO2, khu vực chiết rót, bồn lên men, phòng lưu trữ bia 

Trong nhà máy bia hiện đại, cảm biến đo nồng độ khí CO2 không chỉ giúp đảm bảo chất lượng bia ổn định mà còn góp phần bảo vệ người lao động và tối ưu chi phí vận hành. Việc lựa chọn đúng thiết bị, lắp đặt chính xác và tích hợp hiệu quả vào hệ thống điều khiển sẽ giúp doanh nghiệp xây dựng một quy trình sản xuất an toàn, tiết kiệm và chuyên nghiệp hơn.