精釀啤酒工廠麥芽處理和糖化工序

  近年來啤酒精釀蓬勃發(fā)展，市場(chǎng)份額迅速提高，涌現(xiàn)了一批萬噸級(jí)的啤酒精釀工廠，同時(shí)國內(nèi)一些大的啤酒廠商也開始新建改建精釀啤酒生產(chǎn)線，以滿足市場(chǎng)需求。

  啤酒生產(chǎn)糖化工序，分為糊化、糖化、過濾、煮沸、沉淀五個(gè)步驟。因?yàn)榫劜惶砑哟竺?、淀粉或糖漿等輔料，不需要輔料的糊化，只需要后四步來完成熱麥汁的生產(chǎn)。精釀糖化設(shè)備一般分為兩種，一種是緊湊型自釀啤酒，把糖化的步驟組合在兩器或三器的設(shè)備中完成，占地面積少，產(chǎn)量較低，每天生產(chǎn)1-3批次。

  另一種是精釀啤酒工廠型，根據(jù)產(chǎn)量的不同可分為四器、五器和七器組合，占地面積大，每天可完成4-10批次的生產(chǎn)。目前精釀啤酒工廠設(shè)備大多是從大型啤酒設(shè)備按比例縮小而來，無法滿足精釀啤酒品種的多樣化，原料的多樣化的需求。本文針對(duì)精釀啤酒的特點(diǎn)，介紹糖化設(shè)備配置2KL/批次—20KL/批次，年產(chǎn)3千千升—3萬千升精釀工廠的麥芽處理和糖化設(shè)備的設(shè)計(jì)、制造、安裝以及工藝要求，供新建及改造的精釀啤酒企業(yè)參考。

麥芽處理

  麥芽處理工序是對(duì)麥芽原料進(jìn)行處理，包括輸送、去雜、去石、去鐵、計(jì)量、粉碎、調(diào)漿等。

  篩選去石機(jī)是利用小麥和砂石的比重及懸浮速度的不同，在振動(dòng)、篩分及氣流的綜合作用下，使物料自動(dòng)產(chǎn)生分級(jí)。容重小的原糧和輕質(zhì)浮在料流的上面成為上層篩面的篩上物，從出料口排出，輕雜質(zhì)從吸風(fēng)管中吸出；容重大的原料經(jīng)過上層篩面的二、三段時(shí)，穿過篩孔進(jìn)入下層編織網(wǎng)篩面，砂石、泥塊等沿網(wǎng)面爬向高處，形成集石區(qū)，依次從出石口排出，質(zhì)量好容重大的物料向下運(yùn)動(dòng)，從出料口排出，完成麥芽的去雜去石。建議去石去雜工序由麥芽廠來完成，如果采購的麥芽足夠干凈，可以不需要該設(shè)備配置。

  永磁筒用于去除麥芽中的鐵雜質(zhì)。暫存箱用于麥芽或麥芽粉碎物的暫存并在此箱采用壓墊式整體計(jì)量方式進(jìn)行稱重。

  粉碎機(jī)是麥芽處理的核心設(shè)備，它將顆粒麥芽粉碎成麥芽粉碎物料，其粉碎的粒度及麥皮完整性直接影響麥汁過濾的速度、濁度以及糖化收得率。設(shè)備分干式和濕式，濕式粉碎機(jī)主要由連續(xù)浸漬系統(tǒng)、粉碎系統(tǒng)、料漿混合及輸送系統(tǒng)、水溫調(diào)節(jié)和控制系統(tǒng)等部分組成，粉碎效果好，在大型啤酒企業(yè)應(yīng)用廣泛。但是，目前粉碎機(jī)生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的濕粉最小設(shè)備能力為5T/H，對(duì)于糖化能力大于5KL/批次可以使用。因此5KL/批次以下的只能采用干式粉碎，建議粉碎機(jī)生產(chǎn)廠家盡快開發(fā)出2—3T/H的濕式粉碎機(jī)以滿足啤酒精釀工廠的需求。

  調(diào)漿機(jī)是干式粉碎機(jī)的配套設(shè)備，是將干粉后的麥芽粉碎物按一定的料水比快速均勻混合調(diào)漿，并輸送至糖化鍋。干粉后也可以采用軟絞龍輸送進(jìn)糖化鍋；如果糖化間高度允許也可以干粉碎后直接進(jìn)糖化鍋調(diào)漿。

  除塵器采用脈沖式布袋除塵，將含塵空氣中的空氣和粉塵分離，通過圓柱形外殼達(dá)到離心沉降作用，使含塵空氣經(jīng)過濾介質(zhì)得到凈化，滿足環(huán)保要求。

  備料(麥芽從下料斗到暫存箱)時(shí)間60-90分鐘，粉碎調(diào)漿進(jìn)糖化鍋時(shí)間20-25分鐘。另外，精釀啤酒工廠不建議配置麥芽?jī)?chǔ)存筒倉，但需要配置麥芽倉庫。儲(chǔ)存量根據(jù)采購和生產(chǎn)周期決定，一般麥芽?jī)?chǔ)存量為15-20天的用量。

糖化工序

  糖化工序是從糖化鍋開始一直到麥汁冷卻結(jié)束的整個(gè)麥汁制備過程，包括糖化鍋、過濾槽、暫存槽、煮沸鍋、漩渦沉淀槽以及配套的水系統(tǒng)（含釀造水、熱水、冰水）和CIP系統(tǒng)，一般采用不銹鋼制作，飽和蒸汽為加熱介質(zhì)。

1.糖化鍋

  糖化鍋的功能是水與麥芽粉碎物料充分混合并利用麥芽中所含的各種水解酶，在適宜的溫度、時(shí)間、PH值等條件下，逐漸分解為可溶性低分子物質(zhì)進(jìn)入麥汁。

  設(shè)備具有攪拌和加熱功能。攪拌宜采用大直徑低速攪拌葉，懸掛式減速機(jī)并可以變頻控制攪拌速度，避免醪液在攪拌時(shí)液面形成湍流，減少醪液吸氧。加熱夾套的設(shè)計(jì)應(yīng)使加熱蒸汽均勻進(jìn)入夾套，同時(shí)防止冷凝水排除不暢，形成“水錘”損壞夾套，因此夾套宜采用半圓管式或蜂窩式，分段控制，蒸汽進(jìn)冷凝水出采用多點(diǎn)進(jìn)出的方式，疏水器的能力應(yīng)該按正常冷凝水排放量的2倍配置，以應(yīng)對(duì)“涼鍋”啟動(dòng)時(shí)冷凝水的大量排放，夾套頂部應(yīng)設(shè)不凝氣排出裝置。

  工藝參數(shù)要求頂部空間不小于全容積的20％；升溫速率≥1.0℃/min，同加熱夾套設(shè)計(jì)、攪拌設(shè)計(jì)、蒸汽及冷凝水系統(tǒng)設(shè)計(jì)有關(guān)；夾套設(shè)計(jì)壓力≥6.0bar ，夾套操作壓力≤4.0bar；內(nèi)表面不銹鋼拋光酸洗處理Ra≤0.6μm；攪拌采用變頻控制，0—30rpm；倒醪時(shí)間≤10min。

2.過濾槽

  過濾槽的功能是把麥汁和麥糟分離，以得到澄清的麥汁并獲得良好的浸出物收得率。分離過程分為原麥汁過濾和洗糟兩個(gè)階段，過濾操作是整個(gè)糖化工序耗時(shí)最長(zhǎng)，影響生產(chǎn)線效率和產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵工序。

  設(shè)備進(jìn)料口位于槽底部或側(cè)面，進(jìn)醪液速度應(yīng)低于1.2m/s；麥汁回流口位于槽底或上部，應(yīng)避免回流時(shí)麥汁吸氧和沖擊糟層；麥汁收集口為圓錐形設(shè)計(jì)，≥1.2個(gè)/㎡，均勻排布；排糟口直徑和個(gè)數(shù)影響排糟速度，設(shè)計(jì)12分鐘內(nèi)把槽內(nèi)麥糟排凈；排糟口關(guān)閉后應(yīng)有過濾功能。麥汁收集管按流體力學(xué)原理設(shè)計(jì)，使麥汁在各收集管流出狀態(tài)一致；篩板：為機(jī)銑篩板，篩板孔為梯型設(shè)計(jì)，孔寬0.7mm，安裝后篩板之間以及篩板和槽體之間的縫隙≤0.7mm。

  耕刀為一字型或十字型耕刀臂設(shè)計(jì)，應(yīng)有旋轉(zhuǎn)和升降功能，并可以連續(xù)或分段高度控制。洗糟可采用噴嘴式或中心分配杯式，要求大流量而不沖擊糟層。主軸密封采用高位密封，密封面在液面以上，無泄漏現(xiàn)象。液位控制采用平衡柱（罐）或壓差設(shè)計(jì)，避免糟層板結(jié)現(xiàn)象發(fā)生。操作總時(shí)間應(yīng)控制在180分鐘以內(nèi)。糟層厚度220mm—400mm，滿足精釀多品種的需求。洗糟殘?zhí)恰?.5°P。麥汁濁度≤20EBC。

3.暫存罐

  暫存槽（可選）為立式或臥式的圓形容器，功能是過濾麥汁的暫存，是為提高糖化生產(chǎn)線的效率設(shè)置，產(chǎn)量低時(shí)可不設(shè)置該容器。

4.煮沸鍋

  煮沸鍋的功能通過加熱使麥汁中的水分蒸發(fā)，以達(dá)到工藝要求的糖度，同時(shí)煮沸還具有麥汁滅菌、酶的鈍化、酒花的異構(gòu)、去除DMS、蛋白質(zhì)變性、提高啤酒的非生物穩(wěn)定性等作用。

  加熱方式有鍋體夾套、內(nèi)加熱器、外加熱器等多種形式。導(dǎo)流罩形式有單層多通道和雙層球面式。設(shè)置酒花和輔料（如陳皮、麻椒、蜂蜜等）添加裝置。煮沸方式常用的有常壓煮沸、低壓煮沸、低壓動(dòng)態(tài)煮沸、強(qiáng)制循環(huán)煮沸以及以上煮沸方式不同的組合，無論是低壓煮沸或低壓動(dòng)態(tài)煮沸都屬于帶壓力煮沸，鍋體的設(shè)計(jì)同常壓是不同的。

  對(duì)于產(chǎn)量大于10KL/批次的糖化生產(chǎn)線建議配置煮沸二次蒸汽回收及利用系統(tǒng)，以節(jié)約蒸汽的消耗。工藝參數(shù)要求頂部空間不少于全容積的35％。煮沸時(shí)間60—100分鐘。蒸發(fā)強(qiáng)度8％--12％。出料時(shí)間12分鐘。加熱器設(shè)計(jì)壓力≥6.0bar ，操作壓力≤4.0bar。

5.漩渦沉淀槽

  漩渦沉淀槽利用離心力和重力的作用，使煮沸時(shí)形成的熱凝固物和酒花殘?jiān)?，在沉淀過程中逐漸聚集在槽中心，形成饅頭狀沉淀物，達(dá)到固液分離的目的。進(jìn)料口設(shè)計(jì)與切線方向有15°—25°的夾角，這樣可以避免麥汁進(jìn)入槽體時(shí)與槽壁產(chǎn)生摩擦，損失動(dòng)能，干擾槽內(nèi)麥汁旋轉(zhuǎn)，形成局部湍流，影響顆粒物的下沉。槽底結(jié)構(gòu)上有斜底結(jié)構(gòu)，整個(gè)槽底向排污口傾斜2％的坡度；還有槽式盤底結(jié)構(gòu)，槽底由中央向四周方向形成2％的坡度，并在圓周方向設(shè)一帶坡度的麥汁收集槽。

  熱凝固物噴沖裝置可以選擇水力自旋轉(zhuǎn)式和機(jī)械旋轉(zhuǎn)式，設(shè)計(jì)要求6—8分鐘把熱凝固物沖洗出沉淀槽?？紤]環(huán)保的要求應(yīng)配置熱凝固物罐，把熱凝固物收集起來，在過濾槽排糟前泵送至過濾槽同麥糟一起排放。工藝參數(shù)要求頂部空間不小于全容積的15％。麥汁進(jìn)槽速度為3～5m/s且為逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。麥汁漩流澄清靜止時(shí)間20分鐘。麥汁進(jìn)料時(shí)間12分鐘。麥汁出料冷卻時(shí)間50分鐘。

  以上是對(duì)精釀啤酒麥芽處理和糖化設(shè)備的功能、特點(diǎn)以及工藝參數(shù)作了簡(jiǎn)單論述，總體來說一套合格的設(shè)備在設(shè)計(jì)、制造、安裝上，應(yīng)根據(jù)精釀的特點(diǎn)，充分考慮到設(shè)備的適應(yīng)、清潔、高效、避氧、節(jié)能、安全等要素，才能滿足精釀啤酒生產(chǎn)的需要。