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        啤酒過濾過程溶解氧控制

        2018-08-18 02:11:58
        酒·飲料技術(shù)裝備 2018年4期
        關(guān)鍵詞:清酒發(fā)酵罐溶解氧

        代 剛

        釀造過程溶解氧的控制對(duì)于成品啤酒的風(fēng)味穩(wěn)定性起關(guān)鍵和決定性的作用。如何抓住啤酒釀造過程影響溶解氧控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié),進(jìn)一步降低清酒溶解氧非常重要。本文針對(duì)過濾過程影響清酒溶解氧的因素進(jìn)行分析和研究,并提出和實(shí)踐各項(xiàng)降低清酒溶解氧的措施,最終清酒溶解氧穩(wěn)定控制在小于70ppb。

        一、影響因素

        脫氧水溶解氧的控制。采用冷法塔式脫氧設(shè)備制備脫氧水時(shí),脫氧水溶解氧含量與CO2壓力(調(diào)節(jié)閥開啟度)、制水流量、原水水溫密切相關(guān);具體數(shù)據(jù)見表1、表2。

        表1:不同產(chǎn)水量的脫氧效果

        由表1可知,一是固定CO2壓力(調(diào)節(jié)閥的開啟度70%)的情況下,產(chǎn)水量增大,脫氧水溶解氧含量相應(yīng)的增加;二是脫氧設(shè)備出口到貯水罐脫氧水溶解氧含量有所增加,說明脫氧水輸送過程也要注意防止氧的攝入;三是制水流量過大,不易于出口水溫的控制。

        表2:不同CO2開度的脫氧效果

        由表2可知:固定制水流量20 m3/hr的情況下,隨著開度的增加,脫氧水含量逐漸降低,說明提高供應(yīng)壓力,可以相應(yīng)提高脫氧效果。

        貯酒期的發(fā)酵罐上層CO2是防止酒體增氧的一道屏障,如果CO2保護(hù)層受到破壞,過濾過程酒液會(huì)直接與空氣接觸導(dǎo)致清酒溶解氧升高。因此,發(fā)酵罐在貯酒期一定要保證壓力穩(wěn)定(0.07~0.09MPa),如果掉壓必須及時(shí)補(bǔ)壓。

        在保護(hù)層未受到破壞的情況下,待濾發(fā)酵罐可以實(shí)現(xiàn)用無菌風(fēng)備壓而不導(dǎo)致溶解氧的升高,節(jié)省CO2的使用量。待濾發(fā)酵罐用無菌風(fēng)備壓之后,發(fā)酵液中飽和的CO2和上層溢出的CO2之間的平衡關(guān)系被打破,隨著備壓時(shí)間的延長(zhǎng),上層發(fā)酵液的溶解氧會(huì)緩慢增加,具體數(shù)據(jù)如圖1。

        圖1:發(fā)酵罐備壓后發(fā)酵液溶解氧隨時(shí)間的變化情況

        由圖1可知:①.發(fā)酵液使用無菌風(fēng)備壓后(壓力0.15MPa),CO2層未被破壞的半罐和滿罐的發(fā)酵液溶解氧隨時(shí)間的延長(zhǎng)都會(huì)出現(xiàn)不同程度的增加;②.預(yù)留在發(fā)酵罐中的發(fā)酵液越少,隨著時(shí)間的延長(zhǎng)溶解氧的增幅也越大;③.特別是發(fā)酵液上層CO2保護(hù)層受到破壞時(shí),發(fā)酵液溶解氧隨時(shí)間的延長(zhǎng)大幅度升高,必須盡快安排一次性濾空。

        過濾過程控制發(fā)酵罐備壓。由于發(fā)酵液面與無菌風(fēng)出口距離很近,如果過濾前對(duì)發(fā)酵罐的備壓速度過快,無菌風(fēng)將很容易破壞CO2保護(hù)層直接進(jìn)入發(fā)酵液,導(dǎo)致上層發(fā)酵液溶解氧偏高。備壓速度過快導(dǎo)致發(fā)酵液溶解氧升高的變化情況如圖2。

        圖2:不正確備壓時(shí)不同罐次清酒溶解氧增高的情況

        由圖2可知,待濾發(fā)酵罐備壓速度過快,直接導(dǎo)致發(fā)酵液溶解氧升高20~150ppb,進(jìn)而造成清酒溶解氧存在不同程度的升高。

        排盡過濾管路中的空氣。過濾時(shí)防止發(fā)酵罐到緩沖罐間的管排引入空氣有兩種方法,方法一,用發(fā)酵液直接將管路中的空氣排盡后再引入緩沖罐;方法二,用脫氧水引酒,排放適量后進(jìn)緩沖罐。方法一比較實(shí)用簡(jiǎn)單,方法二效果好,但增加了操作環(huán)節(jié)。

        清酒罐和緩沖罐的備壓。清酒罐和緩沖罐可用高純度N2備壓(純度≥99.98%),備壓壓力保持0.03-0.06Mpa。清酒罐和緩沖罐適當(dāng)備壓除了能保證CO2的飽和度之外,對(duì)于整個(gè)過濾過程流體的穩(wěn)定均衡也是很關(guān)鍵的,可以有效的保證酒液在進(jìn)罐時(shí)不會(huì)翻騰,不產(chǎn)生大量氣泡,使酒液平穩(wěn)的上升,避免清酒進(jìn)罐過程溶解氧增氧的可能性。

        在啤酒過濾過程中,預(yù)涂及硅藻土添加、各種輔料的添加及過濾開始和結(jié)束的引酒、頂酒都必須使用脫氧水,以下是使用和不使用脫氧水清酒溶解氧的變化情況,見圖3和圖4:

        圖3:使用脫氧水溶解氧變化曲線圖

        由圖3可知:使用脫氧水時(shí),清酒溶解氧能平穩(wěn)的控制在60ppb以下,并且過濾機(jī)出口清酒溶解氧變化趨勢(shì)更接近于理想狀態(tài),清酒溶解氧的控制較為穩(wěn)定。

        圖4:不使用脫氧水溶解氧變化曲線

        由圖4可知,不使用脫氧水的清酒溶解氧均高于90ppb,并且溶解氧存在一定程度的波動(dòng)。

        過濾過程壓力的控制。整個(gè)過濾系統(tǒng)要求壓力相對(duì)穩(wěn)定,避免因?yàn)閴毫Σ痪鈱?dǎo)致過濾土層破壞,過濾循環(huán)時(shí)間延長(zhǎng),溶解氧升高的問題發(fā)生。因此,過濾機(jī)前最好設(shè)置一個(gè)合流器,通過合流器穩(wěn)定的壓力控制實(shí)現(xiàn)過濾系統(tǒng)的壓力平衡和穩(wěn)定。

        過濾系統(tǒng)的配置必須合理,管道盡可能設(shè)置在同一平面。彎頭盡量少,減少液體輸送過程溶解氧增加的可能性。另外,必須確認(rèn)過濾系統(tǒng)所有部件的密封性是否真正達(dá)標(biāo),避免由于密封不達(dá)標(biāo)導(dǎo)致的清酒溶解氧增加。

        二、過濾過程溶解氧控制措施

        濾酒前必須排凈發(fā)酵罐到過濾管排之間的空氣后,再跨接相應(yīng)管路將發(fā)酵液引入緩沖罐;如果使用橡膠管連接濾酒時(shí),必須先打開橡膠管連接管廊一側(cè)的排氣閥,待發(fā)酵液充滿橡膠管,并從排氣閥排出發(fā)酵液后,關(guān)閉排氣閥,待濾酒時(shí)打開管廊閥門;發(fā)酵罐使用無菌風(fēng)備壓時(shí),通過控制閥門開度控制備壓速度,備壓速度≤0.1MPa/3min;發(fā)酵罐使用無菌風(fēng)備壓后,必須及時(shí)濾空,放置的時(shí)間不得超過12小時(shí)。

        濾酒過程中預(yù)涂和過濾過程硅藻土及各種輔料的添加必須使用脫氧水;操作工必須全過程盯現(xiàn)場(chǎng),關(guān)注合流器的壓力變化情況,防止緩沖罐進(jìn)氣;看罐人員待發(fā)酵罐取樣口空后必須盯在現(xiàn)場(chǎng),避免發(fā)酵罐空后管路中進(jìn)氣;清酒罐和緩沖罐備壓壓力必須保持0.03-0.06Mpa;過濾結(jié)束必須使用脫氧水頂酒;減少預(yù)涂次數(shù),增加一次性濾酒量和保證一次性合格率,避免酒頭酒尾引入的溶解氧。

        特殊情況的處理。某個(gè)發(fā)酵罐濾出的清酒溶解氧持續(xù)偏高時(shí),必須與其它發(fā)酵罐底部發(fā)酵液合濾;禁止將兩個(gè)以上的小半罐發(fā)酵液過濾到同一個(gè)清酒罐;提高清酒的一次合格率,盡量減少倒罐;清酒溶解氧含量超標(biāo)后,必須采用CO2洗滌方法降低清酒溶解氧。

        三、 清酒溶解氧控制的效果

        實(shí)施各項(xiàng)溶解氧控制措施后,清酒溶解氧控制情況得到明顯的改善,見圖5 、圖6。

        圖5:溶解氧曲線圖

        由圖5可知,實(shí)施措施前清酒溶解氧平均值37.8ppb,≤70ppb合格率90.0%,并且存在超過100ppb的情況。

        圖6:溶解氧曲線圖

        由圖6可知,實(shí)施措施后清酒溶解氧平均值30.0ppb,≤70ppb的合格率100%。

        因此,影響清酒溶解氧控制的環(huán)節(jié)和位點(diǎn)非常多,必須根據(jù)過濾系統(tǒng)的設(shè)備配置情況全面排查,并將各項(xiàng)控制措施做為一種制度執(zhí)行,清酒溶解氧的控制水平才會(huì)不斷得到提升,進(jìn)而不斷提升啤酒的風(fēng)味穩(wěn)定性。

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