10万吨11°淡色啤酒发酵罐的设计(2)

2019-09-01 09:23

糖化醪与糊化醪兑醪后,醪液不再煮沸,而是直接在糖化锅内升温,达到糖化各阶 段所要求的温度。由于只有部分醪液进行煮沸,胚乳细胞壁的高分子麦胶物质及其他杂志溶出较少,所制麦汁色泽浅,黏度低,口味柔和,发酵度高,特别适合酿造浅色淡爽型啤酒;而且操作简单,糖化时间短,在3h内即可完成。

2.3 麦汁过滤

2.3.1 麦汁过滤的基本要求及技术指标

麦汁过滤的基本要求是迅速、彻底地分离糖化醪液中的可溶性浸出物,尽量减少影响啤酒风味的麦皮多酚、色素、苦味质以及麦芽中的高分子蛋白质、脂肪、脂肪酸和β-葡聚糖等物质进入麦汁,从而保证麦汁良好的口味和较高的澄清度[3]。技术指标应保证过滤的麦汁达到生产所需要的质量要求,尽可能多地获得澄清麦汁,提高生产率,减少对环境的污染。

2.3.2 麦汁过滤方法及影响因素

过滤槽是大多数啤酒厂经常采用的麦汁过滤设备,在啤酒生产中,麦汁过滤方法大致可以分为四类:过滤槽静压过滤法,过滤槽正压过滤法,过滤槽抽吸是负压过滤法,压滤机过滤法。我国大多数啤酒厂均采用过滤槽静压过滤法进行麦汁过滤。本设计采用过滤槽静压过滤法进行麦汁过滤。

过滤槽法过滤麦汁是通过筛分效应,滤层效应和深层过滤效应三方面的作用而进行的。麦汁的过滤速度受滤层阻力、滤层渗透性、滤层厚度、麦汁黏度和滤层面积等诸多因素影响。

2.4 麦汁煮沸

2.4.1 麦汁煮沸设备选择及优缺点

麦汁过滤结束后,就要进行麦汁煮沸,并在麦汁过滤中添加酒花。煮沸期间将发生一系列复杂的物理和化学变化,麦汁质量也会受多种因素影响。

啤酒厂商用的煮沸锅有内加热式煮沸锅、外加热式煮沸锅、低压煮沸过和连续流动式麦汁煮沸器,本设计采用内加热式煮沸锅。

内加热式煮沸锅的特点是:麦汁加热器垂直安装在锅内,加热器为列管式加热器。麦汁煮沸时,麦汁由下而上穿过加热器的列管向上沸腾。内加热式煮沸锅具有以下优点:1,设备投资少,无需维护,没有磨损,耗电量低;2热辐射损失小;3煮沸温度和蒸发速率可以调整;4设备简单,不需外加加热器和搅拌器。 2.4.2 麦汁煮沸工艺

内加热式麦汁煮沸锅又可分为常压煮沸和低压煮沸,本设计采用常压煮沸工艺。通过麦芽汁的煮沸可达到蒸发水分、浓缩麦汁的目的。过滤后的麦汁其浓度低于需定型浓度(约1.0~1.5°P),通过煮沸、蒸发浓缩,方可达到规定浓度。煮沸的主要作用:⑴灭酶和杀菌;⑵蛋白质变形和絮凝;⑶浸出酒花中物质;⑷排除麦汁异杂臭气。

2.5 麦汁后处理

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2.5.1 热凝固物及冷凝固物的分离

麦汁煮沸后应尽快将麦汁中的热凝固物进行有效的分离,以获得澄清的麦汁,然后将麦汁冷却至工艺要求的温度,冷却的同时,要进行通风,为酵母繁殖提供足够的氧气。漩涡成沉淀槽是最常用的热凝固物分离设备,与其它设备相比,她的分离效果最佳。漩涡沉淀槽是立式柱形槽,麦汁沿切线方向泵入,形成旋转流动,并使热凝固物以锥丘状沉降于槽底中央,清亮麦汁从侧面麦汁出口排出。

麦汁在冷却过程中会形成冷凝固物,并逐渐沉淀下来,去除冷凝固物的方法可以用自然沉降法和浮选法,自然沉降法是待冷凝固物自然沉降后加以除去,浮选法是麦汁在去除热凝固物后,通入无菌空气就会吸附在细密的小气泡上,随气泡升至液面,并加以除去。 2.5.2 麦汁的冷却

常用的麦汁冷却器为板式换热器,换热效率很高。麦汁冷却的基本要求有:麦汁和冷却水流经部位要便于清洗,密封性要好,严防冷却水和麦汁的渗漏。要有足够的冷却面积,冷却时间要短,冷凝固物析出的量多。

麦汁冷却有一段式和两段式两种冷却方式.本设计采用三段式冷却方式,其优点是利于酵母的沉降,温差会有利于醪液的对流。 2.5.3 麦汁的充氧

发酵需要大量的酵母,而酵母繁殖需要氧气,以利于酵母增殖并同时进入发酵阶段。为使空气溶解至冷麦汁中,必须通入很细小的空气泡,并以涡流形式与麦汁进行混合。

2.6 啤酒发酵的工艺论证

2.6.1 啤酒酵母 1. 酵母的分类:

a.弗罗倍尔酵母:发酵度高,沉淀慢而不凝集 b.薛士酵母:发酵度低,凝集性强,沉淀块

c.卡尔斯倍酵母:卡尔倍一号,发酵度高,沉淀慢;卡尔号二号,发酵度低,沉淀快 2. 酵母的基本结构:

啤酒酵母在麦汁中25℃培养三天,细胞为圆形,卵形,椭圆形到腊形。酵母是单细胞真核生物,外层由厚的细胞壁和细胞膜所包囊;细胞质内有许多细胞器,有核、线粒体、微体、内质网、液泡、核糖体等,还存在作为能源的糖原,脂质及多磷酸盐等物质。 3. 啤酒酵母的絮凝:

啤酒酵母的絮凝特性是重要的生产特性,它会影响酵母的回收再利用于发酵的可能,影响发酵速率和发酵度,影响啤酒过滤方法的啤酒风味。酵母细胞不同的絮凝能力受到其自身的基因和外界作用影响,金属离子对凝聚作用的影响极大,凝聚作用的强度还依赖于基质的离子浓度,尤其是钙离子含量达到30mg/l以上时的促凝作用相当显著,其他二价离子也能促凝,但是单价离子会因“反离子效应”对其产生抑制作用。 4. 酵母扩大培养:

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最终决定啤酒品质的因素是啤酒酵母,最终影响酿酒工艺和控制的因素也是啤酒酵母。啤酒工厂从单细胞分离得到一个酵母细胞,经鉴定确认为是本厂生产用的优良菌株,然后经过若干次扩大培养,最后制备成1013—1014个细胞/ml后供发酵用。酵母的扩大培养关键在于:①选择优良的单一细胞发出菌株;②在整个扩大培养中保证酵母品种,强壮,无污染。

其过程为:斜面试管(原菌种)→试管培养→小,中,大三角瓶培养→卡氏罐培养→增殖罐培养→酵母扩大培养→发酵罐。 5.接种量:

表2-1不同麦汁浓度的酵母添加量

麦汁浓度 7~9 10~12 13~15 16~20

酵母泥添加量 0.3~0.4 0.4~0.6 0.5~0.7 0.6~1.0

6.酵母的选择:

在实际生产中最常用的酵母有两大类:上面酵母和下面酵母。二者形态上存在明显的差别。上面酵母又叫表面酵母,其母细胞和子细胞能够长时间相互连接,形成多枝的牙簇 ,下面酵母又叫底面酵母、贮藏酵母,其母细胞和子细胞增殖后彼此分开,几乎都是单细胞或几个细胞连接。本设计设计的是经典型啤酒,色泽浅,采用的是下面发酵技术,故选用下面酵母。

2.6.2 啤酒发酵工艺技术控制

啤酒发酵工艺技术控制,至今尚未深入到发酵代谢控制,所谓工艺控制多数停留在外界影响因素的选择性(非定量)控制,它包括如下几方面:

1. 啤酒酵母的菌株选择。 2. 麦汁组分。

3. 酵母接种量和接种技术。 4. 起酵温度和发酵温度。

5. 发酵设备和酵母在发酵中的流态。 6. 后酵(或双乙酰还原)条件选择。 7. 酵母分离时间和方法。 8. 储酒条件和时间。

9. 发酵中压力或者CO2浓度。

上述诸方面的控制技术,不但影响发酵工艺过程,而且深刻影响啤酒风味物质的代谢。由于发酵工艺的多变性,造成啤酒风味千差万别。

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2.6.3啤酒发酵工艺

传统的下面发酵法,发酵容器安置在空气过滤,绝热良好和清洁卫生的发酵室内,保持室温5~6℃,采用开放式或密闭式发酵容器:①采用下面的酵母,主发酵温度较低,发酵进程比较缓慢。主发酵完毕后,大部分酵母沉降容器底部。②下面发酵啤酒的后发酵期较长,酒液澄清良好,酒的泡沫细致,风味柔和,保存期较长。传统式分批发酵,每批(一锅或两锅)定型麦汁,经过添加酵母,前发酵(酵母增殖),主发酵,后发酵和贮酒等阶段。一般为前酵期(10.5~11℃),主酵期(12.8~13℃),后酵和贮酒期(0~-1℃)。 1. 前发酵:

所谓前发酵,就是指接种酵母泥处于休眠阶段,酵母和麦汁接触后,有较长(数小时至十小时)的生长滞缓期,之后才能加入出芽繁殖,当酵母克服生长缓滞期,出芽繁殖细胞浓度达到20×106个/ml,发酵麦汁表面开始气泡,此阶段即为前发酵。但由于工艺改进,前发酵时期已缩短至20~30个小时。 2. 主发酵:

主发酵前期酵母吸收麦汁中氨基酸和营养物质,应用糖类发酵合成细胞并产生热量。此时糖降比较缓慢,而氨基酸下降迅速。由于有机酸和麦汁缓冲物质减少,PH下降迅速。酵母达到最高浓度时,糖降最快,每天外观浓度降可达1.5~2.0°P。此阶段大量废热产生,必须进行冷却。

发酵度达到酵母凝聚点时(一般发酵度在35%~45%),酵母开始凝聚,发酵液中悬浮酵母细胞数开始下降,糖降速率随之降低。为凝聚和保存凝聚酵母的活性,发酵后期应逐步降低温度,使发酵温度趋近后酵母温度。

主发酵后期每日糖降小于0.3°P时,发酵缓慢,泡沫小时,逐步形成泡盖。泡盖是CO2带至发酵液面的多酚、酒花树脂、蛋白质等被氧化、聚合形成的。在主发酵结束前,捞去泡盖,即可进行后酵和回收凝聚酵母泥。

发酵过程中的主要物质变化: ①糖类的变化:

在发酵过程中,同等条件下,发酵度室随可发酵性糖与总糖的比例而变化的。可发酵性糖含量愈高,发酵度愈高;发酵速度则随发酵温度和酵母添加量而变化,发酵温度愈高,酵母添加量愈大,发酵愈旺,发酵速度愈快。

②含氮物质的变化:

麦汁中含可同化氮或不可同化氮的成分, 均与啤酒质量有关,前者影响着发酵进程和酵母代谢所产生的风味物质,后者则关系到啤酒的物理性能,如啤酒的澄清,非生物稳定性和泡沫性能等。

③苦味物质的变化:

在发酵过程中,麦汁中近1/3的苦味物质损失。 ④二氧化碳的产生:

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二氧化碳在酒液中的溶解度视发酵度温度和罐压的变化而有增减。二氧化碳含量一般为0.25~0.30(w/wl左右)

⑤PH值的变化:

冷麦汁PH一般为5.2~5.7,随发酵进程而逐步降低,PH值的下降主要由于发酵过程中,二氧化碳和有机酸和二氧化碳的形成。

⑥氧与rH值:

rH值是表示溶液中氢压的负对数值,是表示溶液氧化还原势(EH)的一种方法,rH愈高,溶液的氧化力愈高,还原力愈低,反之亦然。

EHrH=+2pH(30℃)

0.03 ⑦色度变化:

麦汁色度降低的幅度,随原麦汁色度深浅而变化,色度深者降低幅度大,色度浅者降低幅度小。 3.后发酵和储酒:

过滤麦汁经主发酵后的发酵液较嫩啤酒,又叫新啤酒。

此时酒的二氧化碳含量不足,口味不成熟,不适于饮用。啤酒的成熟和澄清均在后发酵期中完成。 后发酵的作用:

①嫩啤酒中残留的可发酵性糖性糖继续发酵,产生的二氧化碳在密闭的贮酒容器中,不断溶解酒内,使之达到饱和状态。

②后发酵初期产生的CO2 在排出贮酒罐外时,降去酒内所含的一些酒类的挥发性成分,如乙醛,硫化氧,双乙酰等同时排出,减少啤酒的不成熟味觉,加快啤酒成熟。

③在较长的后发酵期中,悬浮的酵母,冷凝固物和酒花树脂等。在低温和低PH值的情况下,缓慢沉淀下来,使啤酒逐渐澄清。

④在较低的贮酒温度下,一些易形成混浊的蛋白质-单宁复合物逐渐析出而先行沉淀下来或被过滤除去,改善了啤酒的非生物稳定性,从而提高了成品啤酒的保存期。 贮酒的作用:

①嫩啤酒中残留的可发酵性糖继续发酵,产生的二氧化碳在密闭的贮酒容器中不断溶解于酒内,使之达到饱和状态。

②减少啤酒的不成熟味觉加快啤酒成熟。

③使悬浮的酵母冷凝固物和酒花树脂等,在低温和低PH值情况下,缓慢的沉淀下来,使啤酒足见澄清,便于过滤。

④改善了啤酒的非生物的稳定性,从而提高了成品啤酒的保存作用。

贮酒室一般设在发酵室下面,分地下与地下两种,先采用地上,整个贮酒室应分为数室,以控制同贮酒时间的温度和便于进酒出酒等。

贮酒室采用冷风冷却,鼓风机设在贮酒楼上,利用冷空气下降,热空气上升的对流方

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