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麦汁处理技术(1)

工艺 1627 0 19 2018-06-02

麦汁处理主要任务:1. 去除麦汁中热凝固物  2. 冷却到酵母接种温度 3. 麦汁充氧  4.去除冷凝固物 。在本小结将重点描述麦汁中固形物的形成及去除,为小型酒馆酿造师提供些许理论知识。

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热凝固物形成的一些重要参数

1.    麦芽中的含氮量:热凝固物随着氮含量升高而增多。

2.    麦芽溶解:随着溶解程度而增多。

3.    烘焙温度:随着温度升高而减少。

4.    糖化过程:投料温度越低,热凝固物越少,相比于浸出法,煮出法热凝固物形成少。

5.    洗糟麦汁的浑浊程度:越浑浊,热凝固物越多。

6.    煮沸运动路径,煮沸时间和温度:随着煮沸强度升高而增加。

7.    pH值:随着pH值降低而增加。

8.    酒花制品:酒花浸膏没有多酚,因此形成的凝固物少。使用颗粒酒花和干酒花,会形成大量凝固物。

9.    麦汁浓度:浓度越高,热凝固物形成越多。

去除热凝固物的必要性:在麦汁中存留的热凝固有物在开始的时候有助于加速发酵过程,因为热凝固物中有脂肪酸和锌离子,这些是酵母繁殖过程中所必须的物质。然而这只是在酵母繁殖的时候会起到作用,随后还是应该排掉热凝固物。因为它对啤酒生产过程中有以下负面影响:

·         热凝固物可以使得酵母的活力迅速下降。

·         热凝固物对啤酒的口感有不利的影响:口感变的苦涩(蛋白质,蛇麻腺),口味稳定性由于脂肪酸的存在而变差。

·         胶体稳定性也变差:高分子蛋白质的存在导致后期酒体浑浊。


      

麦汁澄清的方式

·         重力作用的沉降:1. 开口式沉降池,2. 闭口式沉降系统 (传统)。

·         重力沉降:通过离心达到沉降效果 (碟式分离机,离心机)。

·         通过过滤方式沉降。

·         流体动力学方式沉降(回旋沉淀槽),通过“茶杯效应”和沉淀作用达到澄清效果。

 

centrimax-separator.jpg


式分离机的工作原理:转子以每分钟5000-6000转的速度将麦汁打碎成细细的薄层,然后颗粒物质沉淀在碟状物的表面并向下滑落到凝固物出口周期性的被排出,而清亮的麦汁会通过泵的作用被泵出,澄清效果非常好但是能量耗费大。

 

烛式过滤机.jpeg


过滤机过滤原理:借助于硅藻土过滤机或者烛式过滤机过滤,麦汁通过过滤机,过滤效率可以达到100 %,但是从资金和时间成本上来说,这是一种非常昂贵的去除热凝固物的方式。

回旋沉淀槽.jpg

 

回旋沉淀槽工作原理:本质上是一个沉降池,在这个基础上通过麦汁的圆周运动而产生的茶杯效应来加速麦汁的澄清。茶杯效应被认为,热凝固物在容器的中间聚集,这样在圆周的周边,清亮麦汁可以被泵出来,分离效果可达到90 %以上且麦汁损失少。

由于现在很多小的精酿啤酒馆都用回旋沉淀槽来澄清麦汁,因此可以具体分析在回旋沉淀槽中麦汁的运动。

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         1.    沿着切线方向将麦汁打入回旋沉淀槽中,麦汁做圆周运动。

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2.    麦汁会在离心力的作用往外逃逸。

 

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                                            3.   在压力差的作用下,流体会往内翻滚,这样热凝固物在中间高高聚集成锥形,这就是所谓的“茶杯效应”。只要麦汁做圆周运动,茶杯效应就会持续。

回旋沉淀槽

·         沉淀时间

ü  一般在15 – 30 分钟

ü  通常在60 – 80 分钟,在澄清不足的情况下。但是在这个基础上继续延长时间是没有特别大的意义的,因为已经没有“茶杯效应”因为麦汁已经保持静止状态。

ü  会使得麦汁颜色上升,热负荷值上升,二甲基硫含量上升。

·         澄清

ü  可能清亮度会不够

ü  在麦汁出口热凝固物测量值,应该< 70 mg/L(固形物)

·         抽吸过程中的风险

ü  抽吸速度太快,热凝固物被破坏

ü  当麦汁抽吸过程中,渐渐露出麦糟的时候通过变频泵来控制流速,最好还配备一个在线的浊度测量仪。

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 回旋沉淀过程中麦汁清亮度不足的技术原因


·         回旋沉淀槽的形状

ü  高度与直径的比例应该在 1:3 – 1:5 而不是2:1 – 1:1。

ü  沉淀路径太长。

·         麦汁不是切线进入,因而可能形成对流。

·         入口直径

ü  太高的进入速度 进入速度应该保持在3 – 3,5 m/s 而不是 10 – 14 m/s。

ü  剪切力破坏热固形物。

ü  同样泵,长的管线,狭窄的管线,90°的弯管,阀门也都会影响固形物的形成。

ü  Stokes: Vsed ~ d2 part 如果固形物颗粒变为原来的一半大小,那么沉降时间是原来的四倍。

ü  颗粒越多,在下沉的过程中就会更多的聚集。

·         麦汁泵不够密封,有空气进入

·         回旋沉淀槽内的构造阻挡了涡流

ü  内部有加热系统

ü  管道,固形物拦截装置

·         回旋沉淀槽密封糟糕,那就相当于一个空气抽吸机

ü  在温度低于88°C时, 麦汁的粘度上升

ü  温度变化,对流和逆流导致回旋沉淀不足。

·         麦芽溶解不足导致粘度升高

·         麦芽蛋白质含量高导致产生较多热固形物

·         糖化不足

ü  果胶物质导致较高的粘度(溶解不足:β-葡聚糖,戊聚糖 )

ü  高的碘值,由a –葡聚糖较高而导致的高的粘度。

ü  较多的高分子蛋白质导致较多的固形物。

Ø  多步糖化:                          400 mg/L (干物质)

Ø  浸出法,投料温度在52 °C:   800 mg/L (干物质)

Ø  高温短时糖化(62 °C):  1200 mg/L (干物质)

·         固形物的过滤 淀粉颗粒—碘检值太高

·         煮沸不足

ü  不充分的煮沸,导致的非常小的固形物颗粒。

ü  积聚的固形物在外加热器中被破坏,当循环速度过高时。

下面介绍一款最新回旋沉淀系统(Whirlship Calypso – 一个带后蒸发的回旋沉淀系统)。

回旋沉淀槽集成有一个后蒸发的系统,无需额外的真空容器和热能供应,垂直分布的管状的蒸发面,新研发的缝隙状的麦汁入口。此外带有环管的可以处理麦汁将麦汁喷射到外壁上,已达到去除游离DMS的目的,因为外壁很热,这样达到一个额外的加热和“清洗”麦汁的过程。

Whirlship Calypso的工作方式

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         1.    将麦汁通过缝隙状的喷嘴打入到回旋沉淀槽内。                                     2.    麦汁回旋和凝固物的沉淀。

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                                             3.    “清洗”麦汁,通过将麦汁喷射到外体很热的内壁上,达到去除DMS的目的。


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