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精酿啤酒工厂麦芽处理和糖化工序
2018-10-31 15:28:15 admin 1397

 近年来啤酒精酿蓬勃发展,市场份额迅速提高,涌现了一批万吨级的啤酒精酿工厂,同时国内一些大的啤酒厂商也开始新建改建精酿啤酒生产线,以满足市场需求。

      啤酒生产糖化工序,分为糊化、糖化、过滤、煮沸、沉淀五个步骤。因为精酿不添加大米、淀粉或糖浆等辅料,不需要辅料的糊化,只需要后四步来完成热麦汁的生产。精酿糖化设备一般分为两种,一种是紧凑型自酿啤酒,把糖化的步骤组合在两器或三器的设备中完成,占地面积少,产量较低,每天生产1-3批次。

      另一种是精酿啤酒工厂型,根据产量的不同可分为四器、五器和七器组合,占地面积大,每天可完成4-10批次的生产。目前精酿啤酒工厂设备大多是从大型啤酒设备按比例缩小而来,无法满足精酿啤酒品种的多样化,原料的多样化的需求。本文针对精酿啤酒的特点,介绍糖化设备配置2KL/批次—20KL/批次,年产3千千升—3万千升精酿工厂的麦芽处理和糖化设备的设计、制造、安装以及工艺要求,供新建及改造的精酿啤酒企业参考。

      麦芽处理

   麦芽处理工序是对麦芽原料进行处理,包括输送、去杂、去石、去铁、计量、粉碎、调浆等。

      筛选去石机是利用小麦和砂石的比重及悬浮速度的不同,在振动、筛分及气流的综合作用下,使物料自动产生分级。容重小的原粮和轻质浮在料流的上面成为上层筛面的筛上物,从出料口排出,轻杂质从吸风管中吸出;容重大的原料经过上层筛面的二、三段时,穿过筛孔进入下层编织网筛面,砂石、泥块等沿网面爬向高处,形成集石区,依次从出石口排出,质量好容重大的物料向下运动,从出料口排出,完成麦芽的去杂去石。建议去石去杂工序由麦芽厂来完成,如果采购的麦芽足够干净,可以不需要该设备配置。

      永磁筒用于去除麦芽中的铁杂质。

      暂存箱用于麦芽或麦芽粉碎物的暂存并在此箱采用压垫式整体计量方式进行称重。

      粉碎机是麦芽处理的核心设备,是将颗粒麦芽粉碎成麦芽粉碎物料,其粉碎的粒度及麦皮完整性直接影响麦汁过滤的速度、浊度以及糖化收得率。设备分干式和湿式,湿式粉碎机主要由连续浸渍系统、粉碎系统、料浆混合及输送系统、水温调节和控制系统等部分组成,粉碎效果好,在大型啤酒企业应用广泛,但是,目前粉碎机生产厂家生产的湿粉最小设备能力为5T/H,对于糖化能力大于5KL/批次可以使用,5KL/批次以下的只能采用干式粉碎,建议粉碎机生产厂家尽快开发出2—3T/H的湿式粉碎机以满足啤酒精酿工厂的需求。

      调浆机是干式粉碎机的配套设备,是将干粉后的麦芽粉碎物按一定的料水比快速均匀混合调浆,并输送至糖化锅。干粉后也可以采用软绞龙输送进糖化锅;如果糖化间高度允许也可以干粉碎后直接进糖化锅调浆。

      除尘器采用脉冲式布袋除尘,将含尘空气中的空气和粉尘分离,通过圆柱形外壳达到离心沉降作用,使含尘空气经过滤介质得到净化,满足环保要求。

备料(麦芽从下料斗到暂存箱)时间60-90分钟,粉碎调浆进糖化锅时间20-25分钟。


      另外,精酿啤酒工厂不建议配置麦芽储存筒仓,但需要配置麦芽仓库,储存量根据采购和生产周期决定,一般麦芽储存量为15-20天的用量。

      糖化工序

      糖化工序是从糖化锅开始一直到麦汁冷却结束的整个麦汁制备过程,包括糖化锅、过滤槽、暂存槽、煮沸锅、漩涡沉淀槽以及配套的水系统(含酿造水、热水、冰水)和CIP系统,一般采用不锈钢制作,饱和蒸汽为加热介质。

      1.糖化锅的功能是水与麦芽粉碎物料充分混合并利用麦芽中所含的各种水解酶,在适宜的温度、时间、PH值等条件下,逐渐分解为可溶性低分子物质进入麦汁。

      设备具有搅拌和加热功能。搅拌宜采用大直径低速搅拌叶,悬挂式减速机并可以变频控制搅拌速度,避免醪液在搅拌时液面形成湍流,减少醪液吸氧。加热夹套的设计应使加热蒸汽均匀进入夹套,同时防止冷凝水排除不畅,形成“水锤”损坏夹套,因此夹套宜采用半圆管式或蜂窝式,分段控制,蒸汽进冷凝水出采用多点进出的方式,疏水器的能力应该按正常冷凝水排放量的2倍配置,以应对“凉锅”启动时冷凝水的大量排放,夹套顶部应设不凝气排出装置。

      工艺参数要求顶部空间不小于全容积的20%;升温速率≥1.0℃/min,同加热夹套设计、搅拌设计、蒸汽及冷凝水系统设计有关;夹套设计压力≥6.0bar ,夹套操作压力≤4.0bar;内表面不锈钢抛光酸洗处理Ra≤0.6μm;搅拌采用变频控制,0—30rpm;倒醪时间≤10min。


      2.过滤槽的功能是把麦汁和麦糟分离,以得到澄清的麦汁并获得良好的浸出物收得率。分离过程分为原麦汁过滤和洗糟两个阶段,过滤操作是整个糖化工序耗时最长,影响生产线效率和产品质量的关键工序。

      设备进料口位于槽底部或侧面,进醪液速度应低于1.2m/s;麦汁回流口位于槽底或上部,应避免回流时麦汁吸氧和冲击糟层;麦汁收集口为圆锥形设计,≥1.2个/m2,均匀排布;排糟口直径和个数影响排糟速度,设计12min内把槽内麦糟排净;排糟口关闭后应有过滤功能。麦汁收集管按流体力学原理设计,使麦汁在各收集管流出状态一致;筛板:为机铣筛板,筛板孔为梯型设计,孔宽0.7mm,安装后筛板之间以及筛板和槽体之间的缝隙≤0.7mm。

      耕刀为一字型或十字型耕刀臂设计,应有旋转和升降功能,并可以连续或分段高度控制。

      洗糟可采用喷嘴式或中心分配杯式,要求大流量而不冲击糟层。

      主轴密封采用高位密封,密封面在液面以上,无泄漏现象。

      液位控制采用平衡柱(罐)或压差设计,避免糟层板结现象发生。

      操作总时间应控制在180min以内。糟层厚度220mm—400mm,满足精酿多品种的需求。洗糟残糖≤2.5°P。麦汁浊度≤20EBC。

      3.暂存槽(可选)为立式或卧式的圆形容器,功能是过滤麦汁的暂存,是为提高糖化生产线的效率设置,产量低时可不设置该容器。

      4.煮沸锅的功能通过加热使麦汁中的水分蒸发,以达到工艺要求的糖度,同时煮沸还具有麦汁灭菌、酶的钝化、酒花的异构、去除DMS、蛋白质变性、提高啤酒的非生物稳定性等作用。

      加热方式有锅体夹套、内加热器、外加热器等多种形式。导流罩形式有单层多通道和双层球面式。设置酒花和辅料(如陈皮、麻椒、蜂蜜等)添加装置。煮沸方式常用的有常压煮沸、低压煮沸、低压动态煮沸、强制循环煮沸以及以上煮沸方式不同的组合,无论是低压煮沸或低压动态煮沸都属于带压力煮沸,锅体的设计同常压是不同的。

      对于产量大于10KL/批次的糖化生产线建议配置煮沸二次蒸汽回收及利用系统,以节约蒸汽的消耗。

      工艺参数要求顶部空间不少于全容积的35%。煮沸时间60—100min。蒸发强度8%--12%。出料时间12min。加热器设计压力≥6.0bar ,操作压力≤4.0bar。

      5.漩涡沉淀槽利用离心力和重力的作用,使煮沸时形成的热凝固物和酒花残渣,在沉淀过程中逐渐聚集在槽中心,形成馒头状沉淀物,达到固液分离的目的。


      进料口设计与切线方向有15°—25°的夹角,这样可以避免麦汁进入槽体时与槽壁产生摩擦,损失动能,干扰槽内麦汁旋转,形成局部湍流,影响颗粒物的下沉。

      槽底结构上有斜底结构,整个槽底向排污口倾斜2%的坡度;还有槽式盘底结构,槽底由中央向四周方向形成2%的坡度,并在圆周方向设一带坡度的麦汁收集槽。

      热凝固物喷冲装置可以选择水力自旋转式和机械旋转式,设计要求6—8min把热凝固物冲洗出沉淀槽。

      考虑环保的要求应配置热凝固物罐,把热凝固物收集起来,在过滤槽排糟前泵送至过滤槽同麦糟一起排放。

      工艺参数要求顶部空间不小于全容积的15%。麦汁进槽速度为3~5m/s且为逆时针旋转。麦汁漩流澄清静止时间20min。麦汁进料时间12min。麦汁出料冷却时间50min。

      以上是对精酿啤酒麦芽处理和糖化设备的功能、特点以及工艺参数作了简单论述,总体来说一套合格的设备在设计、制造、安装上,应根据精酿的特点,充分考虑到设备的适应、清洁、高效、避氧、节能、安全等要素,才能满足精酿啤酒生产的需要。