創(chuàng)新

啤酒工業(yè)及啤酒生產(chǎn)工藝的再審視

啤酒市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈。德國(guó)聯(lián)邦統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，僅德國(guó)就有1400多家，包括跨國(guó)集團(tuán)旗下工廠及當(dāng)?shù)刂行⌒推【乒S。競(jìng)爭(zhēng)如此激烈，質(zhì)量的決定作用越發(fā)凸顯。消費(fèi)者的期待包括光澤、泡持性、口感、香味、貨架期、穩(wěn)定性等。另外，啤酒愛(ài)好者還期望有越來(lái)越多的品種可供選擇，包括新的類(lèi)型或季節(jié)性啤酒。比如無(wú)醇或低醇啤酒銷(xiāo)量增長(zhǎng)，因?yàn)樵谶\(yùn)動(dòng)后放松時(shí)可以替代雪碧。

如果生產(chǎn)成本太高，即使是最佳的啤酒質(zhì)量和最大的投資也不能保證成功。雖然通過(guò)自動(dòng)化技術(shù)可以減少員工，但能源和介質(zhì)的消耗對(duì)所產(chǎn)生的運(yùn)營(yíng)成本有很大的影響。

因此，今后新研發(fā)的工藝必須充分考慮以下幾個(gè)方面：

1、最佳的產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)控。

2、在生產(chǎn)計(jì)劃和啤酒類(lèi)型多樣化方面的高度靈活性。

3、低運(yùn)營(yíng)成本及可持續(xù)性發(fā)展的生產(chǎn)流程。

表1：啤酒釀造的批量生產(chǎn)與連續(xù)生產(chǎn)模式的對(duì)比

與葡萄酒釀酒商相比，啤酒釀酒商不能根據(jù)“好的和不好的”啤酒來(lái)評(píng)定他們的產(chǎn)品，他們的工作是始終保持高的產(chǎn)品質(zhì)量。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，需通過(guò)采用適當(dāng)?shù)募庸すに噷?duì)糖化醪液成分進(jìn)行改進(jìn)，并通過(guò)技術(shù)和工藝方面的措施對(duì)酵母的發(fā)酵特性進(jìn)行有選擇性地改進(jìn)。

對(duì)于麥芽和啤酒花，受氣候波動(dòng)的影響，每年的質(zhì)量都有波動(dòng)，但是對(duì)于釀酒商來(lái)說(shuō)有一系列的措施來(lái)應(yīng)對(duì)這種質(zhì)量波動(dòng)，在沒(méi)有相應(yīng)規(guī)定的國(guó)家，他們也允許應(yīng)用添加劑。

圖1：原料質(zhì)量和批量糖化模式之間的相互關(guān)系

圖2：原料質(zhì)量和連續(xù)糖化模式之間的相互關(guān)系

糖化工作被認(rèn)為是確保啤酒質(zhì)量始終保持高水平的最有效的起點(diǎn)。當(dāng)進(jìn)入發(fā)酵和過(guò)濾過(guò)程的麥汁顯現(xiàn)出可比較的分析特性時(shí)，成品啤酒中的主要變化是不可預(yù)料的（見(jiàn)圖1）。此外，釀酒商們?cè)谄【铺腔^(guò)程中還有最有效的處理措施，如改變谷粉組成、改變醪液溫度、調(diào)節(jié)PH值、調(diào)整總蒸發(fā)量等。根據(jù)每種情形下所使用的原材料的種類(lèi)、批次和釀制的啤酒類(lèi)型，可有選擇性地精確應(yīng)用這些措施，以補(bǔ)償進(jìn)入糖化過(guò)程的原料的任何波動(dòng)。為此目的，選用批量糖化工藝是有益的，以便能有效地應(yīng)用所需要的技術(shù)措施。

同樣，在連續(xù)的糖化過(guò)程中也可以改變工藝參數(shù)，但所達(dá)到的程度不同。因?yàn)樵谄【漆勗斓乃泄ば蛑?，從谷物的粉碎到麥汁的冷卻，相互關(guān)聯(lián)。根據(jù)時(shí)間、溫度、數(shù)量多少及能源供給方面所發(fā)生的每一個(gè)變化也會(huì)對(duì)上道工序和下道工序產(chǎn)生影響。以連續(xù)模式運(yùn)行的糖化過(guò)程針對(duì)特定的工作點(diǎn)一旦被調(diào)整，所出現(xiàn)的任何偏差都肯定會(huì)導(dǎo)致一定的后果。例如，糖化溫度的變化在一定程度上比在批量生產(chǎn)模式下的糖化易改變熱水的平衡，甚至完全失去平衡。這意味著釀酒師的行動(dòng)范圍被限制了，意味著他成就啤酒持續(xù)高質(zhì)量的任務(wù)需要與能源和介質(zhì)有關(guān)的參數(shù)競(jìng)爭(zhēng)，而且由于技術(shù)原因，僅能發(fā)生在冷段（見(jiàn)圖2）。

然而，在發(fā)酵過(guò)程中，可供選擇的方案數(shù)量遠(yuǎn)小于糖化過(guò)程，持續(xù)高的啤酒質(zhì)量通常通過(guò)混合各發(fā)酵罐的酒液來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)糖化過(guò)程中不能再應(yīng)用必要的可供選擇的靈活性來(lái)處理原料特性時(shí)，過(guò)濾過(guò)程同樣能遇到重大問(wèn)題。

傳統(tǒng)啤酒釀酒商通過(guò)應(yīng)用不同的原料成分、采用特別適宜的糖化工藝或者選用與當(dāng)前正釀制的啤酒非常適宜的酒花等措施在啤酒釀造過(guò)程中生產(chǎn)不同類(lèi)型的啤酒。另外，選用不同的酵母類(lèi)型和發(fā)酵條件適用于生產(chǎn)香味和口感差異顯著的啤酒，它們是賦予啤酒特性的重要因素。出于成本原因，大型啤酒工廠往往喜歡生產(chǎn)大量的原液啤酒，它們?cè)谶^(guò)濾后通過(guò)混合以獲得所需麥汁濃度，然后依據(jù)色澤和苦味使其多樣化，以生產(chǎn)不同類(lèi)型。同樣適用于這兩個(gè)過(guò)程的是，市場(chǎng)需求的批量在逐漸變小，這需要更快的交付速度。為了降低啤酒糖化成本，日益增長(zhǎng)的趨勢(shì)是“按需”釀造，而不是在正在進(jìn)行的生產(chǎn)過(guò)程中，釀造計(jì)劃經(jīng)常被修改好幾次。這意味著很難密切關(guān)注每一件事，但這正是啤酒跟蹤和追溯情況下所需要的。恰是在這方面，批量模式真正顯示出其傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)：清晰界定的批次可以單獨(dú)地創(chuàng)建、分析和記錄。生產(chǎn)類(lèi)型的轉(zhuǎn)換不會(huì)產(chǎn)生任何問(wèn)題，生產(chǎn)的計(jì)劃性非常靈活，直至下次的糖化。如果需要一個(gè)批次被隔離并做特殊處理，原料被撤回用于下一批次糖化即可。對(duì)于“原液”啤酒的生產(chǎn)，連續(xù)的生產(chǎn)工藝是一個(gè)比較好的選擇，在啤酒開(kāi)始發(fā)酵時(shí)，經(jīng)常被分成不同的批次生產(chǎn)。

圖3：生產(chǎn)計(jì)劃和啤酒類(lèi)型多樣化

在復(fù)雜的啤酒釀造過(guò)程中，創(chuàng)造一個(gè)成本效益高的生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)，與此同時(shí)確保積極的可持續(xù)性發(fā)展是一個(gè)真正的挑戰(zhàn)。除了需要大量的新鮮水之外，生產(chǎn)過(guò)程也需要大量的各種形式的能量。這種能量需求源于加熱和冷卻過(guò)程及真正的產(chǎn)品質(zhì)量加工的過(guò)程。至于所消耗能量的多少，能量的轉(zhuǎn)移是連續(xù)發(fā)生還是分批發(fā)生，相對(duì)來(lái)說(shuō)無(wú)關(guān)緊要。因?yàn)樵谝惶旖Y(jié)束時(shí)，相同的啤酒數(shù)量可以用相同的溫度曲線來(lái)釀造。當(dāng)工廠想用一個(gè)已確定的溫度曲線節(jié)約能源時(shí)，它首先需要回收更多的能量并將其返回到上道工序，其次必須降低產(chǎn)量。后者常發(fā)生在高濃釀造過(guò)程中。這就產(chǎn)生了副作用，降低了糖化容器的大小，使發(fā)酵罐更有效地應(yīng)用。

用于提供熱能的熱流存在一定的差異性。在這方面，用于連續(xù)糖化模式的最大熱流小于傳統(tǒng)批量糖化模式下的最大熱流。如果蒸汽用于加熱過(guò)程，用于連續(xù)生產(chǎn)模式下的麥汁煮沸系統(tǒng)大體上來(lái)說(shuō)小于傳統(tǒng)糖化模式下的麥汁煮沸系統(tǒng)。但是，鑒于其有時(shí)非常高的系統(tǒng)損失，蒸汽不再是最先進(jìn)的能源載體，相比之下基于高壓或低壓的熱水儲(chǔ)存系統(tǒng)是比較好的加熱模式（見(jiàn)圖4）。一個(gè)密閉的能量?jī)?chǔ)存系統(tǒng)同樣能夠?qū)鹘y(tǒng)蒸汽冷凝器的能量回收，也能對(duì)現(xiàn)代的EquiTherm系統(tǒng)的能量回收，它只是比敞口的能量?jī)?chǔ)存系統(tǒng)稍微復(fù)雜一些。另外，熱電聯(lián)產(chǎn)裝置或小型鍋爐系統(tǒng)能夠提供真正均勻的熱能輸入，而不需要精心的儲(chǔ)存管理。再者，由于非常低的負(fù)荷峰值發(fā)生率，啤酒工廠在能源供給上能降低成本。

其它的介質(zhì)，如水、冷卻劑、壓縮空氣或者CO2，幾乎都能連續(xù)供給，因此，就供給峰值而言沒(méi)有太明顯的差異。不過(guò)，在連續(xù)的過(guò)程中，輸送管路或泵規(guī)格能力可略微降低。令人驚奇地是，連續(xù)釀造過(guò)程的耗電量明顯高于傳統(tǒng)的批量生產(chǎn)過(guò)程的耗電量。主要原因是沉淀離心機(jī)和分離器技術(shù)被用作麥汁過(guò)濾槽和回旋沉淀槽的替代物。在這些過(guò)程中，使用其它分離技術(shù)，所有考慮的事情都會(huì)消耗更多的電能，由于需要連續(xù)對(duì)泵驅(qū)動(dòng)，這引起了熱能對(duì)電能的轉(zhuǎn)換比變化，能明顯地影響熱能聯(lián)產(chǎn)裝置的供能。根據(jù)水的消耗，連續(xù)的生產(chǎn)過(guò)程證明更有優(yōu)勢(shì)。由于在連續(xù)的糖化鍋次間不需要沖洗水，可選擇高濃生產(chǎn)。廢水?dāng)?shù)量大大降低。如果廢水不通過(guò)沼氣系統(tǒng)進(jìn)行能源利用，這就更加有利。

圖4：有無(wú)熱能儲(chǔ)存系統(tǒng)的鍋爐輸出量對(duì)比

幾個(gè)世紀(jì)以來(lái)，釀造過(guò)程不斷完善。今天，又不斷被新型方案所取代。對(duì)于現(xiàn)代啤酒工廠來(lái)說(shuō)，傳統(tǒng)的批量生產(chǎn)工藝仍是糖化過(guò)程中生產(chǎn)高質(zhì)量麥汁的最佳工藝，保證了計(jì)劃和生產(chǎn)的最大靈活性。優(yōu)化能源和介質(zhì)消耗是未來(lái)不變的主題。

Reexamination of Beer Industry and Beer Production Process

楊占福