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如何选择适合自己的啤酒酿造设备

2020-11-06

  初入精酿啤酒或自酿啤酒的人士来说,对于啤酒酿造工艺和啤酒设备大小、配置等问题一片空白。选择设备无处着手,盲目性大。对于想开酒吧、餐吧、酒坊及中小型啤酒厂的人士,读懂这篇文章会对啤酒酿造工艺和啤酒设备配置的选择有个大体专业性的认识。

    啤酒酿造工艺和啤酒设备配置

  技术、设备、原料是影响啤酒品质口感的三大因素。啤酒作为一种发酵饮料,所需要的四种主要原料是:大麦芽、啤酒花、酵母、水。啤酒设备是为啤酒酿造工艺服务的。啤酒设备的制造要遵循并满足啤酒酿造工艺技术的基本要求。

  在了解设备之前先要了解啤酒的主要酿造工艺和流程!

  啤酒酿造设备一般分为:1、麦芽粉碎系统。2、糖化系统。3、发酵清酒系统。4、制冷系统。5、CIP清洗系统。6、控制系统,7、灌装设备,8、蒸汽、空压等其他辅助系统。

  根据啤酒酿造工艺流程介绍啤酒酿造和设备配置工艺技术要求。我们先简单介绍啤酒酿造的过程。设备检查到位(罐体清洗干净,设备运转正常),具备酿造条件。原料(麦芽、啤酒花、酵母、水)准备到位。

  一、麦芽粉碎系统

  麦芽粉碎是为了麦芽中的物质更好的溶解。麦芽破而不碎,麦皮作为麦汁过滤的滤层。

  粉碎系统主要由:麦芽粉碎机、麦芽储存和上料设备组成。小型设备只配麦芽粉碎机就可。中小型啤酒设备配备的粉碎机一般为对棍粉碎机,大型设备配四辊或五辊粉碎机。

  粉碎有干粉和湿粉之分。中小型啤酒设备一般为干粉。

  二、糖化系统

  糖化系统是整套设备的酿造核心,是负责把麦芽制成麦汁的一个过程。即:“糖化-过滤-煮沸-漩沉”四个主要工艺步骤。这四个功能步骤由几个罐体完成,称之为“几器糖化”。热水锅属于辅助设备。

  每个功能单独用一个罐实现,四个罐的糖化设备称之为:四器糖化。四个功能用三个罐实现称之为:三器糖化。用两个罐实现是简单的糖化组合,称之为:两器糖化(糖化锅滤槽、煮沸漩沉锅)。

  中小型啤酒设备的糖化系统主要类型:

  两器糖化(糖化过滤槽+煮沸漩沉锅);

  两罐三器糖化(糖化过滤槽-漩沉槽+煮沸锅);

  两器(糖化过滤槽+煮沸漩沉锅)+热水锅;

  三器糖化(糖化锅+过滤槽+煮沸漩沉锅)+热水锅;

  四器糖化(糖化锅+过滤槽+煮沸锅+漩沉槽)+热水锅。

  在选择购买啤酒设备时,选用“几器糖化”或者说什么类型、配置、大小的糖化是根据场地情况,酿造工艺要求和产量批次要求来定的。同时考虑投资成本。

  “糖化-过滤-煮沸-漩沉”是麦汁制备的四个主要工艺步骤。糖化即把麦芽里的不可溶性物质(淀粉、纤维素、部分高分子蛋白质等)转化为水溶性物质(糖、糊精、矿物质和某些蛋白质),过滤取得清澈的麦汁,进行煮沸,漩沉后形成定型麦汁。目的是获得优质的麦汁。

酿造设备

  以下内容是糖化系统麦汁制作工艺介绍:

  (一)糖化

  糖化的过程:水与麦芽粉碎物料充分混合,在麦芽各种酶系的作用下,将麦芽中的可溶性物质彻底浸出。粉碎后的麦芽和水混合称之为醪液。

  "糖化"的含义:通过淀粉酶的作用,将已液化的淀粉分解为麦芽糖和糊精。

  糖化的概念是:利用麦芽所含的各种水解酶(或外加酶制剂),在适宜的条件(温度、PH值、时间)下,将麦芽和辅料中的不溶性高分子物质逐步分解为可溶性低分子物质的分解过程。

  糖化的目的是利用各种酶的作用,使不溶解物质溶解出来,从而得到尽可能多的优质(浸出物)溶解物,并且使麦汁组成适宜麦汁发酵。

  从麦芽和辅料中溶解出来的物质称为浸出物,主要由各种发酵性的糖类(麦芽糖、麦芽三塘、葡萄糖)、非发酵性的糊精、蛋白质、麦胶物质和矿物质组成。

  淀粉酶将淀粉转化为麦芽糖、麦芽三塘、葡萄糖等糖类和糊精,这是一个生化反应过程。

  糖化过程中,重要的物质分解有:淀粉的分解、蛋白质的分解、β-葡聚糖的分解。这些物质的分解主要依靠酶的作用,而酶发挥作用的决定因素是温度和PH值。

  通俗讲:糖化就是将醪液的温度提高到酶的作用温度进行休止,使酶充分发挥作用。

  休止温度:

  45-50℃ 蛋白质休止

  62-65℃麦芽糖形成休止(β-淀粉酶的作用温度)

  70-75℃糖化休止(α-淀粉酶的作用温度)

  78℃并醪,糖化终止

  根据不同的升温方式将啤酒酿造糖化工艺分为两类:

  一个是煮出法(Decoction),

  一个是浸出法(Infusion)。

  煮出法(Decoction)特点是:将糖化醪液的一部分出来,分批次地加热到沸点,然后与其余未煮沸的醪液混合,使全部醪液温度分阶段升温到不同酶作用所要求的温度,达到糖化终了温度。

  以前的麦芽质量一般,需要反复煮沸醪液才能使麦芽中的可溶物浸出。煮出法操作复杂,费时,耗能,需要设备配置高。现在麦芽质量好,煮出法的糖化工艺使用较少。

  浸出法(Infusion)就是把总醪液加热至几个温度阶段进行休止,达到并醪糖化终止温度,没有分醪煮沸过程。

  浸出法操作相对简单,省时。特点是:糖化醪液自始至终不经煮沸,单纯依靠酶的作用浸出各种物质,麦汁在煮沸前仍保留一定的酶活力。

  浸出法(Infusion)大致分为两种:

  一个是兑醪法,一个是逐段升温法。

  A、兑醪法简单的讲就是麦芽糖化时通过兑热水,使醪液达到糖化所需要的温度。通俗的讲就是通过兑热水让醪液升温到所需要的糖化温度。

  兑热水升温,由于罐体容积有限,兑热水升温的糖化温度段次数有限。

  B、逐段升温法是通过直接加热醪液,使醪液逐段达到糖化所需要的温度。理论上有无限的温度段糖化。

  (A)、兑醪浸出糖化法操作步骤:

  1、制备投料水。在煮沸锅或热水锅内加热热水到相应温度。然后打入糖化槽。

  2、投料50-55℃(蛋白质分解)。投料后搅拌均匀,温度保持50-55℃时间为50-80分钟。

  3、制备对醪水:煮沸锅水加满,热水升温到100°。

  4、兑醪65°(淀粉糖化):把100°热水打入糖化锅,兑醪温度至65°。保持时间80分钟。淀粉酶将醪液中的淀 粉分解成糊精和麦芽糖。

  (B)、逐段升温浸出糖化法:

  1、逐段升温要求糖化锅有自动加热升温功能。一般为蒸汽加热或直火加热。

  2、一般1:4的料水比进行逐段升温糖化。

  根据麦芽质量和糖化酿造工艺要求。糖化温度灵活设定多个温度段。逐段达到糖化所需要的温度。

  中大型啤酒酿造设备考虑一天24小时多批次生产,糖化功能单独用一个罐实现叫做:糖化锅。

  中小型啤酒设备的糖化功能和过滤功能在一个罐完成,这个罐叫做:糖化过滤槽。也有糖化功能和煮沸功能在一个罐完成,这个罐叫做:糖化煮沸锅。

  如果糖化功能、煮沸功能、漩沉功能共用一个罐,这个罐叫做:糖化煮沸漩沉锅。这个组合主要是因为过滤槽没有加热功能,并且用逐段升温糖化法。

  建议:糖化工艺选用逐段升温。逐段升温糖化,糖化系统需要:蒸汽加热或直火加热。

  (二)、过滤

  糖化结束后,醪液含有水溶性物质和非水溶性物质。水溶性物质称之为“麦汁”,非水溶性物质被称之为“麦糟”。麦糟含有麦皮、叶芽等其他物质,这些物质不溶于水。

  把醪液中的麦汁和麦糟分离,获得清澈的麦汁,这个分离过程称之为“麦汁过滤”。

  糖化结束后醪液,泵入过滤槽或压滤机进行过滤。过滤槽有筛板,进行麦汁过滤,清澈麦汁打入煮沸锅,麦糟留在过滤槽。

  中大型啤酒酿造设备考虑一天24小时多批次生产,过滤功能单独一个罐实现,叫做:过滤槽。

  中小型啤酒设备的糖化功能和过滤功能在一个罐完成,这个罐叫做:糖化过滤槽。因为过滤槽有筛板,不能和煮沸、漩沉功能共用一个罐。

  在糖化过滤槽里面糖化后,然后把麦汁过滤到煮沸锅。

  1、麦汁回流。醪液通过醪液泵在过滤槽回流,形成糟层,麦糟起到过滤介质的作用,使麦汁清澈,把清澈的麦汁打入煮沸锅。

  2、洗糟:麦汁过滤后,麦糟中仍有滞留浸出物,需要彻底洗出。泵入洗糟水,将麦糟中的残糖洗出。洗糟用的水称之为洗糟水。用热水,称之为热水洗糟。没有热水条件用自来水进行洗糟,称之为冷水洗糟。

  洗糟水温越高,洗糟洗涤越快、越彻底。但水温必须控制在糖化温度范围内,一般为72℃~78℃,不超过80℃。温度过低,残糖不容易洗干净,也容易染菌;温度过高,会使α-淀粉酶很快失活,糊化后的淀粉就不能进一步分解,这对提高原料利用率不利,还会使洗糟拖出来的淀粉颗粒进一步吸水膨胀,提高粘度,影响麦汁过滤,同时还会增强麦汁氧化作用,加深麦汁色度。

  设备配置问题:热水洗糟必须有烧热水存储热水的地方。一般两器糖化设备(糖化过滤槽+煮沸漩沉锅)没法实现热水洗糟,需要单独增加一个热水罐。

  两罐三器糖化系统,在糖化过滤槽里糖化,自然过滤麦汁到下面的漩沉槽暂存,煮沸锅可以提供热水进行洗糟。

  洗糟结束后,麦糟可作优质饲料,把洗糟得来的麦汁回流清澈打入煮沸锅。

  建议:热水洗糟。

  (三)、煮沸

  煮沸的主要目的是:对蛋白质凝固,澄清麦汁;灭菌、酒花物质的溶解,挥发不良物质和味道。

  煮沸90-120分钟。在煮沸的过程中添加酒花。根据酒花特点及啤酒的要求决定酒花添加的量和时间点。通过煮沸将酒花中的苦味和香味物质溶解到麦汁中,赋予啤酒爽口的苦味和愉快的香味。酒花添加越多,煮沸时间越久,啤酒的苦度越高。煮沸后的麦汁称为定型麦汁。

  煮沸锅的加热方式:一般小型啤酒设备用电加热、蒸汽加热、直火加热。

  中大型啤酒设备加热方式主要是蒸汽加热。

  (四)、漩沉

  麦汁煮沸后,尽快将麦汁中的热凝聚物、冷凝聚物、酒花糟进行有效的分离,以获得澄清的麦汁。麦汁经过煮沸打入回旋沉淀槽,或在煮沸漩沉锅自循环;分离酒花糟和热冷凝物进行回旋沉淀。

  一般中小型啤酒设备的漩沉功能和煮沸功能共用一个罐完成,叫做:煮沸漩沉锅。

  中大型糖化设备,考虑一天24小时多批次生产,漩沉功能单独一个罐,叫做:漩沉槽。

  麦汁漩沉结束后,经过板式换热器,使麦汁温度冷却到发酵所需要的温度,进入发酵罐。

  (五)、麦汁冷却与充氧

  煮沸的麦汁漩沉后,麦汁应迅速冷却。酵母只能在低温下繁殖,将麦汁冷却至工艺要求的发酵温度。使麦汁温度达到酵母接种的要求。(下面发酵应冷却至6℃-9℃,上面发酵为12℃-20℃)。

  麦汁降温一般采用板式换热器进行降温。介质是自来水、冷媒水。换热器的大小主要根据糖化设备的大小来定。一段换热器,还是双段换热器是根据制冷系统的完备性来定。

  麦汁冷却后,对麦汁进行充氧,酵母只有在吸收充足的氧气后,才能合成其繁殖所需要的物质。充氧结束后添加酵母。

  三、发酵系统

  发酵系统主要由发酵罐组成。麦汁在发酵罐里发酵成啤酒。发酵罐具有降温功能和保温功能。发酵罐从里到外有:内胆、降温冷却夹套、保温层、外皮。控制系统根据发酵设定的温度,控制发酵罐啤酒的温度。制冷系统的冷媒为降温介质。

  啤酒发酵是一个复杂的生化和物质转化过程,酵母的主要代谢产物是乙醇和二氧化碳,同时形成一系列发酵副产物,如醇类等物质。 这些物发酵产物决定了啤酒的风味、泡沫、色泽和稳定性等各项理化性能,赋予啤酒典型特色。

  根据传统方法,啤酒发酵过程分前发酵(又名主发酵)和后发酵两个阶段。

  四、制冷系统

  制冷系统主要功能是为漩沉后麦汁的降温和发酵降温提供冷源。主要设备由:冰水罐(添加罐体容积30%的乙二醇或食用酒精,保证零下6℃不结冰),冷水罐(大设备且多批次酿造需要配备,小型设备可以不用),制冷机组成。

  五、CIP系统

  啤酒厂普遍采用原位清洗法(Cleaning In Place,简称CIP)对设备进行清洗和灭菌,即在密闭环境下,不拆动设备零件或管件,对设备进行清洗及消毒的过程。

  设备越大,清洗设备的要求越高。根据设备大小及要求进行CIP设备的配置。

  六、控制系统

  主要是指各个系统的电控、半自动、自动控制。糖化系统的控制,发酵系统、制冷系统的控制等。小型设备的控制比较简单,价格相对便宜。大型设备设备的控制要求较高,自动化水平及复杂程度较高,成本也高。

  七、灌装系统

  灌装设备主要是指啤酒发酵成熟后的酒液进行后续处理包装。简易的灌瓶机、灌桶机、洗桶机;自动化较高的灌瓶机和易拉罐罐装设备。以及过滤设备、杀菌设备(常用的杀菌设备:瞬杀、巴刹、杀菌釜)、包装设备等。大型工厂需要高浓稀释设备等。

  八、辅助设备

  辅助设备泛指除了以上系统之外的设备。如果蒸汽锅炉提供蒸汽系统。酿造用水的水处理设备。以及气体系统等配套设备。

  第二部分:啤酒设备的选择

  啤酒设备的选择主要考虑两个方面:

  1、设备的酿造工艺技术配置要求。

  2、设备的大小和产量要求。

  产量大小取决于糖化设备的大小和每天的糖化批次;以及发酵罐的大小和数量。

  一、啤酒酿造工艺和设备配置的关系

  啤酒设备的酿造工艺主要考虑糖化工艺的要求和设备功能要求的匹配。主要涉及三个方面:

  1、糖化工艺:是煮出法还是浸出法的选择问题。

  2、洗糟方式:热水洗糟,还是冷水(自来水)洗糟问题。

  3、加热方式:设备加热方式,是电加热管加热,是蒸汽加热,还是直火加热?

  电加热管加热还是蒸汽加热主要涉及成本问题和糖化工艺问题。

  电加热管加热:在糖化设备罐体内安装电加热管,通过电能直接加热;烧热水,煮沸麦汁。电加热适用“兑醪法”不适合用“逐段升温”。电加热主要是通过热水给醪液升温。1吨以上的设备不建议用电加热。

  蒸汽加热:糖化设备内胆外侧装有蒸汽夹套,另外配套蒸汽锅炉(学名:蒸汽发生器)通过蒸汽加热。(蒸汽发生器的类型:电锅炉、燃油锅炉、燃气锅炉。)

  直火加热:糖化设备下面有炉膛,烧天然气或煤炭。现在直火加热设备主要是烧天然气。国外有些地方,蒸汽发生器的价格奇高,为了降低设备采购成本选用直火加热。

  电加热管加热、蒸汽加热在操作上讲:蒸汽加热设备清洗简单,电加热维护费事。糖化设备,建议用蒸汽加热。

  电加热管加热只能用兑醪法(电加热管烧热水和煮沸麦汁),不适用逐段升温法糖化。电加热的维护要比蒸汽加热麻烦点。电加热是局部高温,加热不均匀。

  在投资成本上:电加热管加热比蒸汽加热省一个锅炉的钱。

  综上所述购买中小型啤酒设备的配置要求及工艺建议:

  1、逐段升温糖化。2、热水洗糟。3、蒸汽加热。


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