第五节麦芽汁处理.doc

1、第五节 麦芽汁处理 一、概 述 麦汁煮沸定型后，在进入发酵以前还需要进行一系列处理，它包括：热凝固物的分离、冷凝 固物分离、麦芽汁的冷却与充氧等一系列处理。由于发酵技术不同，成品啤酒质量要求不同， 处理方法也有较大差异。最主要的差别是冷凝固物是否进行分离。 麦芽汁处理的要求： (1) 对可能引起啤酒非生物混浊的冷、热疑固物要尽可能的分离出去。 (2) 在麦汁温度较高时，要尽可能减少接触空气，防止氧化。在麦汁冷却后，在发酵之前，必 须补充适量氧气，以供发酵前期酵母呼吸，增殖新的酵母细胞。 (3) 在麦芽汁处理的各工序中，要严格杜绝有害微生物的污染。 二、热凝固物的分离技术 （一）形成热凝固物 热

2、凝固物又称煮沸凝固物或粗凝固物。在麦汁煮沸过程中，由于蛋白质变性和凝聚，以及与 麦汁中多酚物质不断氧化和聚合而形成。同时吸附了部分酒花树脂。60以前，热凝固物不断 析出，热凝固物由 3080 m 的颗粒组成，其析出量为麦汁量的 0.3%0.7%，每百升麦汁得绝 干热凝固物约为 0.050.1kg。 1.热凝固物对啤酒酿造没有任何价值，相反它的存在会损害啤酒质量，主要表现以下几个方面： （1）不利于麦汁的澄清。 （2）没有较好分离出热凝固物的麦汁，在发酵过程中会吸附大量的酵母，不利于啤酒的发酵。 （3）没有较好分离出热凝固物的麦汁，会影响啤酒的非生物稳定性和口味。 （4）热凝固物的分离效果不好，

3、会给啤酒的过滤增加困难。 2.影响热凝固物沉淀的因素 麦芽溶解不良，糖化不完全；麦汁煮沸强度不够，凝固物颗粒细小；麦汁粘度高或浓度过 高；麦汁 pH 过低，达不到 5.25.6；酒花添加量过少或质量差等。均会影响热凝固物的形成。 （二）热凝固物的分离方法 回旋沉淀槽法 （1）结构 回旋沉淀槽是园柱平底罐，如图 3-5-1 所示。热麦汁沿槽壁以切钱方向泵入槽内。由于麦汁 是切线进入，所以，在槽内形成回旋运动产生离心力，在离心力的作用下，热凝固物迅速下沉 至槽底中心，形成较密实的锥形沉淀物。分离结束后，麦汁从槽边麦汁出口排出，热凝固物则 从罐底出口排除。除平底回旋槽外，还有凹形杯底和锥形底回旋沉淀

4、槽，更有利于麦汁中沉淀 物的收集和排放。 平底回旋沉淀槽的主要技术指标如下： 沉淀槽的直径与麦汁液位高度之比为 (1.52)：1。 麦汁高度不高于 3m。 麦汁进槽的切线速度为 lO20m/s。 槽底部向麦汁出口处倾斜 1%2%。 麦汁进槽时间 2030min。 麦汁静置时间 2540min。测量其浓度和容量，检查浊度。 麦汁进口位置一个在麦汁高度的 1/3 处，另一个进口为避免吸氧装在槽底部。 麦汁在回旋沉淀槽内的旋转速度为 10r/min 左右。 麦汁出口位置，上部出口位置在麦汁高度的 2/3 处，中部出口位置在低于麦汁上部出口的 20cm 左右，下部出口在槽底部，要求麦汁流速要慢，避免热

5、凝固物流出。 （2）回旋沉淀槽的操作与维护 回旋沉淀槽的操作： A 煮沸结束后的麦汁以不低于 10m/s 的速度泵入回旋沉淀槽。 B 为减少吸氧，可先从底部喷嘴进料，当液位至侧面喷嘴时改为侧面喷嘴进料，麦汁回转速 度为 l10r/min 左右，麦汁深度一般3m，进料时间 2030min。 C 进料结束，将麦汁静止 3040min ，测量麦汁浓度和容量，检视浊度。 D 冷却开始先开上部出口阀流出麦汁，再后开下部出口阀至结束。 E 槽底中心热凝固物用水冲入凝固物回收罐。在过滤槽第二次洗糟时开耕刀，将回收罐中热 凝固物全部送人过滤槽。 F 用水冲洗回收罐。清洗煮沸锅，或用 CIP 系统进行清洗。 G

6、 用 CIP 系统清洗回旋沉淀槽。 有时麦汁澄清较差，其原因可能是由于槽身高度与直径的比例不合适，泵送速度不足或过高， 不适宜的泵以及过多弯管，不适合的喷嘴将絮凝物打碎。也可能是由于泵送时混入空气，静止 时间不足，或热麦汁粘度大，凝固物含量高，麦芽溶解差，糖化方法不妥，以及过滤槽上部虹 吸头号麦汁或麦汁过滤混浊等素所致。 回旋沉淀槽的维护保养： A 按工艺要求对设备内壁清洗，做到光亮、无污物。 B 定期对设备及输送管路进行清洗、除蚀。 C 经常检查喷射器是否堵塞或结垢以及是否内径磨损太大，以免影响回旋速度和澄清程度。 （3）分离热凝固物发生的问题及原因 麦汁液面过高，直径过小 是由回旋沉淀槽自

7、身的结构比例不合适所致。 凝固物沉淀不坚实 是由泵送速度不足，达不到要求的进槽切线速度以及麦汁的旋转速度不 够所致。 旋转时间过长 泵送速度过高所致。 热凝固物沉淀不良 泵送时混入空气，形成涡流，使已形成的热凝固物破碎；麦汁粘度过高， 热凝固物沉降缓慢，受规定静止时间限制；麦汁入槽不呈切线方向，形成涡流；输送弯管过多， 管路过长或管路截面的变化而导致热凝固物再度被分散，静止时间过短。这些原因均会影响沉 淀效果，造成热凝固物沉淀不良。 负荷过重 麦汁中含有较多的凝固物(由于较高的麦芽蛋白质含量和较多的麦汁过滤混浊物等 )所 致。 麦汁色度加深、口感粗糙 往往是由设备不平衡，麦汁冷却速度过慢，延长

8、了麦汁在回旋沉 淀槽的滞留时间，使麦汁在回旋沉淀槽中受较高温度的作用，易形成羟甲糠醛和类黑精，导致 麦汁色度加深、口感粗糙。二甲基硫的前体物质在麦汁受热阶段，也不断发生分解，形成较多 的二甲基硫，由于在槽内，而不宜挥发掉。 三、冷凝固物的分离技术 （一）析出冷凝固物 冷凝固物又称冷混浊物或细凝固物，是指麦汁从 60以后凝聚析出的混浊物质。随着温度的 降低、pH 的变化以及氧化作用，其析出量逐渐增多，2535析出最多。冷混浊物主要是盐溶 性 球蛋白以及 醇溶蛋白、醇溶蛋白的分解产物与多酚的络合物，还松散结合 葡聚糖，被氧化后逐渐形成复合物而析出。 （二）冷凝固物的分离方法 冷凝固物的分离方法有酵

9、母繁殖法、锥形发酵罐分离法、浮选法、离心分离法和麦汁过滤法 （可靠的凝固物分离方法） 。通常采用酵母繁殖槽法、锥形发酵罐分离法和浮选法。 1酵母繁殖槽法 传统发酵多采用酵母繁殖槽分离冷凝固物。此法是指冷却麦汁添加酵母后， 在酵母繁殖槽滞留 1420h，当麦汁表面出现白沫时，用泵将上层麦汁送入发酵池，冷凝固物 和死酵母则留在槽底。此法可分离出冷凝固物近 30%。 2锥形发酵罐分离法 此法是将冷麦汁流加酵母进入锥形发酵罐发酵，满罐 24h 后，从锥底排放冷凝固物和部分酵 母。之后再根据工艺要求，定时排放冷凝固物。 3硅藻土过滤法 采用烛式或水平叶片式硅藻土过滤机去除冷凝固物，可分离 75%85%

10、的冷凝固物。硅藻土 的使用量 6080s/100L，全部冷却麦汁用硅藻土过滤。此法对啤酒的口感稍有影响，过滤后的 酒，一般不够醇厚，特别是泡沫较差，其原因是冷凝固物的 球蛋白以及 醇溶蛋白、 醇溶蛋白及其分解的多肽，与麦汁中的多酚物质以氢健相连后，变成了不溶性物质。这些 不溶性物质是产生泡沫的主要成分，过分除去势必影响啤酒的起泡性。 4浮选法 浮选法的原理是冷混浊将聚集于超量通入的空气气泡表面，在麦汁表面形成高而结实的泡盖， 几小时后变为褐色。 浮选罐内麦汁高度最高为 4m，若用两锅麦汁浮选，麦汁高度可提高至 67m ，同时预留麦 汁量至少 30%的泡沫上升空间。浮选罐背压 5090kPa，通

11、过文丘里管将无菌空气 （3070L/h1）通入冷麦汁，使麦汁呈乳浊液状，同时加入酵母(15 18)10 6 个/ml，浮选 616h，直至泡盖将要下沉前，酵母数已增至(2224)10 6 个/ml，就泵入发酵罐。 此法可以对不理想的麦汁过滤进行弥补。可除去冷凝固物 50%70% ，造成麦汁损失率 0.2%0.4%。分离的效果与空气量、气泡的大小、浮选罐液层高度以及静止时间有关。 四、麦汁的冷却与充氧 （一）麦汁的冷却 1冷却的目的与要求 煮沸定型后的麦汁，必须立即冷却，其目的是： (1) 降低麦汁温度，使之达到适合酵母发酵的温度。 (2) 使麦汁吸收- 定量的氧气，以利于酵母的生长增殖。 (3

12、) 析出和分离麦汁中的冷、热凝固物，改善发酵条件和提高啤酒质量。 麦汁冷却的要求：冷却时间短，温度保持一致，避免微生物污染，防止混浊沉淀进入麦汁， 保证麦汁足够的溶解氧。 2冷却的方法 麦汁冷却的方法有开放式喷淋冷及密闭式薄板冷却或列管冷却。现主要采用密闭式薄板冷却 器进行冷却。 （1）工作原理 薄板冷却器每两块板为一组，中间用橡胶圈密封，以防相互渗漏，麦汁和冷媒从薄板冷却器 的两端进入，在同一块板的两侧逆向流动。由于薄板上的波纹使麦汁和冷媒在板上形成湍流， 从而使传热效率大大提高，达到冷却的目的。 （2）冷却方式 以前多数采用两段法冷却，即先用自来水(或井水)冷却，再用 20%酒精水( 或盐

13、水)冷却。也可 用低温生产用水在预冷区先将麦汁冷至 1618左右，而冷却水被加热至 8088在深水区麦 汁又被 12的冰水冷却至接种温度 68。麦汁二段冷却工艺过程见图 3-5-2。 目前我国啤酒厂家绝大多数采用一段冷却法。即先将酿造水冷至 12作为冷媒，与热麦汁 在板式换热器中进行热交换，结果使 9598麦汁冷却至 68去发酵，而 12酿造水升 温至 80左右，进入热水箱，作糖化用水。其优点是冷耗可节约 30%左右，冷却水可回收使用， 节省能源，与两段法相比稳定性更强，更易于控制，也没有中间材料消耗。 3薄板冷却器的操作与维护 (1) 薄板冷却器的操作 做好板片清洁工作，不得有铁屑、脏物，检

14、查是否被腐蚀，板上橡胶垫圈是否脱胶。 薄板冷却器按流程图进行组装，不得渗漏。使用前用 8085热水冲洗杀菌 1520min。 调节麦汁与冷却剂的泵送压力均为 0.10.15MPa，尽量保持均衡，不得超过规定的压差， 以免造成喷液或胶垫渗漏，使冷却剂进人麦芽汁的质量事故。 打开旋塞放出麦芽汁，旋塞不应开得太大，以使冷却温度在0.5要求内，不得忽高忽低 并及时通风充氧。 冷却后 30 min 取麦芽汁测量其巴林度，并取样检测微生物。 冷却结束后，通知冷冻间关闭致冷剂，再用无菌压缩空气吹尽板式热交换器中的麦芽汁余 液。 通水冲洗冷却器，再用 8085热水循环杀菌 20 min，待用。 (2)薄板冷却

15、器的维护保养 检查各夹紧锣栓是否松动，如有松动，按规定要求的尺寸夹紧。 设备运行前应打开所有出口阀，并关闭所有进口阀，待泵启动正常后，再慢开泵的进口阀， 逐渐提高压力，以免瞬间冲击，产生高压损坏设备。 换热器运行时为防止一侧超压，应先加入低压侧流体，然后在加入高压侧流体。 根据换热器的进出口温度和压力表的指示，调整冷热流体的流量，达到工艺要求。 停车时按启动的逆过程。 定期对换热器的内部进行清洗，水程可用酸洗，麦汁程可用碱洗，拆开清洗时除砂粒及不 溶物，严禁使用钢刷。 长期不用应将夹紧锣栓松开到要求夹紧尺寸的 1.15 倍，使用时再夹紧到规定要求的尺寸。 （二）麦汁的充氧 麦汁中适度的溶解氧有

16、利于酵母的生长和繁殖，根据亨利道尔顿定律，氧在麦汁中的溶解 度和麦汁中氧的分压成正比，和麦汁的温度成反比。所以麦汁冷却利于氧的溶解。 1通风供氧的目的 (1) 供给酵母生长繁殖所必需的含氧量( 约 810mg/L) 。过高会使酵母繁殖过量，发酵副产物增 加；过低酵母繁殖数量不足，会影响发酵速度。 (2) 浮选法中强烈的通风利于冷凝固物的去除。 2通风供氧的方法 (1) 陶瓷烛棒或烧结金属烛棒 这是一种简单、有效的溶解方法。是将空气通过烛棒的细孔喷入流动的麦汁中，形成细小的 气泡，实现溶氧的目的。但为防止感染，烛棒孔洞的清洗将非常耗时麻烦。 (2) 文丘里管 文丘里管中有一管径紧缩段，用来提高流速，空气通过喷嘴喷入，在管径增宽段形成涡流， 使空气与麦汁充分混合。 (3) 带双物喷头的通风设备 其结构与文丘里管类似，空气通过管壁上的细喷头喷入，形成紧密的细小气泡，实现溶氧的 目的。 (4) 带静止混合器的通风设备 静止混合器中有一安有弯曲混合带的反应段，使麦汁不断改变流动方向产生涡流，而使空气 很好的溶解在麦汁中。 一般供给麦汁过量的空气（310L/hl 麦汁） ，使麦汁含氧达到 810mg/L 。