啤酒生产中麦芽汁的制备

啤酒生产中麦芽汁的制备
申文伊
北京理工大学生命科学与技术学院北京100081
【摘要】：啤酒糖化是啤酒生产的重要环节。

啤酒生产主要由糖化、发酵、清酒、灌装等部分组成，糖化的目的是制造供酵母发酵用的麦汁。

本文将主要对啤酒糖化过程的糊化糖化、过滤这2个工序进行综述。

【关键词】糖化、过滤、麦芽汁、自动化
1. 糖化过程简介
啤酒生产主要由糖化、发酵、清酒、灌装等部分组成，糖化的目的是制造供酵母发酵用的麦汁。

典型的糖化生产过程如下：首先，将原料（大米和麦芽）经过粉碎处理后分别送入糊化锅和糖化锅，按照设定的温度曲线进行温度控制，大米浆在糊化锅中加热后变成糊化醪，混入糖化锅，麦芽浆和糊化醪在麦芽中酶的作用下，使其中的高分子物质分解成低聚糊精和以麦芽糖为主的可发酵性糖，并溶解于水；然后，将制得的醪液送入过滤槽，利用醪液中的麦糟作为滤层，过滤出澄清的麦汁，再经过煮沸锅的煮沸达到要求的浓度，并在旋流沉淀槽中经过沉清去除煮沸热凝固物；最后，经过冷却、充氧，就制得了可供酵母发酵的成品麦汁。

[1]
2.啤酒生产中麦芽汁的制备
在啤酒生产过程中．糖化是最复杂，最为重要的一个环节．直接影响到成品酒的质量。

糖化的目的是通过物理和化学的措施．把麦芽和辅料的内溶物大部分溶解出来，也就是通过煮沸和控制温度和PH值以及发挥酶的作用来实现。

生产啤酒大麦芽是传统的主要原料，大多数还要添加辅助原料．其中包括大米、玉米等，国内的啤酒厂家大都选用大米作为生产的辅料，选用玉米作为辅料可以很大程度的降低成本。

添加辅料可以有效的降低麦汁中蛋白质含量和易氧化的多酚物质含量，从而降低啤酒色度，改善啤酒风味和啤酒的非生物稳定性，并且可以大大的降低麦汁制备的成本。

辅料的糊化过程是在糊化锅中完成的。

[2]
3.糊化锅结构及控制工艺简介
糊化锅一般为常压敞口容器。

锅底安装液位变送器；可调速搅拌电机用来控制搅拌速度；锅体上安装有铂电阻．检测物料温度：锅体有上、下两个夹套加热带．由加热蒸汽调节阀控制．加热媒介为饱和蒸汽。

糊化锅的一般常压控制工艺如图1所示。

工艺曲线会根据原料与工艺要求的不同而不同。

下面以玉米淀粉
糊化为例，描述糊化过程：
a.投料时，玉米淀粉经与酿造水按照一定的比例混合从粉碎工段以50℃的温度泵人糊化锅。

投料过程中，糊化锅搅拌电机转速设定100％，进料完毕后执行糊化锅工艺。

物料温度从50℃升至72℃，时间为25分钟。

搅拌电机定转速100％，调节阀控制阀后加热蒸汽压力为稳定，保证升温速度。

b.保温阶段。

时间10分钟，温度保持72℃，搅拌电机开度50％。

开关阀开启，调节阀采用恒压控制温度恒定。

c.升温阶段。

时间25分钟，温度升至100％，搅拌电机转速100％。

d.保温阶段。

时间40分钟(根据糊化醪液糊化效果确定)。

温度保持1000C，搅拌电机开度50％，开关阀开启．调节阀采用恒压控制温度恒定。

e.糊化液泵入糖化锅。

糖化锅内温度较低，混后物料温度下降至68℃。

[3]
4.麦汁液过滤
麦汁过滤是啤酒糖化生产过程的一个重要步骤,其目的是在啤酒糖化工艺结束后,用最短的时间将糖
化醪液从原料溶出的物质与不溶性的麦糟分离,得到澄清的麦汁)并获得良好的浸出物收得率。

麦汁过滤常
用的设备有过滤槽+压滤机+快速渗出槽等，国内目前大多数啤酒生产厂家使用过滤槽做为麦汁过滤的设备，过滤槽的原理是通过重力过滤将糖化醪液中不溶组分沉降积聚在筛板上，形成自然过滤层（称为麦糟层),
麦汁依靠重力通过麦糟层而得到麦芽汁。

过滤槽由于采用重力过滤，在第一次过滤出原麦汁后又需要进行喷水洗糟，整个过程如果操作不当就会破坏糟层，需要重新进行静置，以使糟层重新生成。

[4]过滤是将悬浮在液体或气体中的固体颗粒分离出来的工艺过程。

其基本原理是：在压力差的作用下悬浮液中的流体通过过滤介质，固体颗粒被过滤介质所截留，从而实现流体和固体的分离。

过滤过程的物理实质是两相流体在多孔介质内部的毛细通道内作渗流流动的过程，通常，将液固两相混合物称为滤浆，被截留的滤渣层称为滤饼，通过多孔介质及滤饼的液体称为滤液，多孔介质被称为过滤介质。

一般来说，过滤分为滤饼过滤和深层过滤。

当悬浮液通过介质时，固体颗粒被截留在过滤介质表面并形成一层一定厚度的滤饼层，这个过程称为滤饼过滤。

由于过滤理论涉及固液两相(或者多相)流体力学，既有微观也有宏观流体力学现象，而且滤饼层结构极为复杂，因此同单纯流体力学相比，研究难度较大，至今尚不能完全从理论上建立过滤计算模型。

在很大程度上，过滤仍是一门依靠试验、经验与理论分析相结合的学科。

[6]
5．结构化方法和流程组态
糖化生产为间歇性批次化物流生产，流程控制和参数控制同样重要。

由于工艺和物料的多变性的，如果流程控制设计灵活性不够，实际使用时就需要人工干预，这是不希望看到的。

通过过程的对象化和流程的结构化，可以使用户事先根据工艺对流程进行组态，以满足不同的需要。

下面以糖化锅的自动控制为例，简要介绍这种方法。

糖化工艺法较多，常用的有煮出法、浸出法、全麦芽法等工艺，每种工艺又可以由并醪或分醪次数的不同再细分，工艺参数如温度、时间、加水量和加酸量也需根据工艺或批次经常变化。

但如果把过程进行细分和对象化，可以发现实际上只要建立四个独立过程：温度控制、并醪、分醪和出料，并以适当的结构组合在一起，即可满足几乎所有的糖化工艺流程变化。

[7]
在如何实现流程组态上，考虑到糖化温度曲线为折线型曲线这一特殊性，把流程控制信息和工艺参数都集中到折点上，每个折点的定制数据包括：温度、相对时间和下一步动作（包括温控、并醪、分醪、出料）及其他信息。

用户只要事先设定了每个折点的定制数据，就完全决定了流程方向和每一时刻的工艺参数。

可定制的流程控制的实施，提高了生产过程的自动化水平。

参考文献：
1.侯迪波麦汁过滤过程的优化控制仪器仪表学报 2005，26(8)
2.王雁平，刘羽集散系统实现啤酒糖化工艺过程控制长春工业大学学报（自然科学版）2005，26(2)
3.张志强啤酒酿造技术概要中国轻工业出版社
4.王文甫啤酒生产工艺中国轻工业出版社
5.史斌，赵晓玮啤酒糖化过程糊化锅的控制微计算机信息 2006，22(34)
6.林兴华，刘海洋麦汁的压滤研究(1)——糖化醪液和麦汁的物性参数研究啤酒科技 2009，11(5)
7.侯迪波，周泽魁啤酒糖化过程的自动控制机电工程 2001，18(6)。