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[生产技术] 麦汁的溶氧控制

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发表于 2008-1-1 12:22:41 | 显示全部楼层 |阅读模式
    要控制合适的麦汁充氧量。充氧量太低,不利于酵母的繁殖,如低于6mg/L,会直接影响酵母的繁殖,会使酵母繁殖无力,繁殖的酵母细胞数少,酵母活力不高,导致发酵启动缓慢,降糖速度慢,双乙酰还原困难等问题,延长了整个发酵周期,影响设备利用率,还会增加染菌的危险。冷却麦汁的充氧量如果过高,高于9mg/L-10mg/L,发酵启动快,降糖也快,但充氧过量会使酵母细胞过多的繁殖,提高了酵母产率,过多的酵母繁殖会增加发酵副产物的产生,如高级醇。大量的酵母在主酵期很快代谢了麦汁中的营养成分,到后期由于营养物质的缺乏酵母活力很快下降,出现较多的细胞沉降,双乙酰还原困难等问题,而且过高的充氧量,泡沫高度过高,会造成满罐后麦汁喷泡后的麦汁损失。

一、氧气在麦汁中的溶解特性
1. 在不同温度下,压力0.001MPa时,O2在水中及麦汁中的饱和溶解度见表1。
表1氧气饱和溶解度对比
温度(0C) 在水中(ppm) 12%P麦汁中(ppm)
0          14.5             12.5
5          12.7             10.5
10         11.2             9.2
15         10.0             8.1
20         9.0              7.4

2. 麦汁浓度越高,O2饱和溶解量越低(见表2)。麦汁中氧的溶解量符合“亨利-道尔顿”
定律:氧在麦汁中的溶解度和麦汁氧分压成正比,和麦汁温度成反比。
表2 100C,0.001MPa时,不同麦汁浓度与O2饱和溶解量
麦汁浓度(%P) O2饱和溶解量(ppm)
4                  10.1
8                  9.7
12                 9.2
18                 8.1

二、麦汁含氧量和溶氧量
    麦汁的含氧量和溶氧量是两个不同的概念,含氧量并不等于溶氧量,在溶氧不充分时,氧气会全部溶于麦汁中,含氧量=溶氧量。在充氧充足的条件下,含氧量>溶氧量,实际生产过程中,冷却麦汁中实际上是含氧量而非溶氧量。无菌空气实在一定压力条件下充入冷却麦汁的,当压力大于某一值时,麦汁含氧量>溶氧量。充入冷却麦汁的无菌压缩空气不会完全溶于麦汁,在高速流动的管路中,它与麦汁形成气-液相乳状混合物进入发酵罐,其中的一部分氧气是后面逐渐溶于麦汁中被酵母利用的。如在60C,12Bx麦汁的饱和溶氧量是9mg/L,而在此条件下麦汁充氧压力达到2.6kg/cm2,麦汁的含氧量达到10.5mg/L-10.8mg/L。

三、麦汁充氧方式
    现代啤酒厂一般用无油、无菌压缩空气或纯氧在麦汁输送管路中用专门的装置进行充氧,绝大多数啤酒厂采用前者,欧洲一些啤酒厂,如比利时、西班牙、德国的一些啤酒厂采用纯氧,可是氧气被完全吸收的情况下,具有最小的气体体积,避免染菌和发酵罐溢泡的危险。为了确保氧气能在麦汁中有效溶解,就需采用专门的气体喷充混和装置,形成最细腻的空气气泡与麦汁均匀混和,而不是吹大气泡。假如将氧充入热麦汁中,会造成啤酒不良口味,如后苦和洋葱味,并会大大增加麦汁色度。因为麦汁在高温下接触氧,氧很少以溶解形式存在,而是和麦汁中的糖类,蛋白质、多酚、酒花树脂等发生氧化反应,在高温、高pH条件下,多酚很快被氧化为醌,使麦汁色度加深,这是酿造淡爽啤酒的大忌。
因此,对冷却麦汁充氧是普遍采用的,而且实践证明,充氧操作最佳执行时间是在酵母添加后的麦汁管道中,充氧位置在发酵罐区附近为好,否则,充氧后冷麦汁色度的略微上升会发生在从糖化冷却薄片出口到发酵罐区添加酵母前较长的麦汁输送管道上。
    啤酒酵母在含氧量6mg/L-8mg/L的冷却麦汁中能正常的进行生长繁殖和代谢,为了使酵母前期尽快的启发,尽快的生长繁殖,可以给进罐的前几批麦汁中充足氧气,达到9mg/L-10mg/L,在满足整罐麦汁含氧量达到6mg/L-8mg/L,既满足一定酵母繁殖量的情况下,最后1-2批料不通氧,这样可使前面繁殖的酵母直接代谢最后进罐麦汁中的营养成分,直接进行发酵,缩短了酵母繁殖时间,减少了副产物的产生。若给最后的麦汁充氧,冷却麦汁进罐后,酵母还要利用氧繁殖酵母细胞,无形中延长了酵母的繁殖时间。

四、麦汁充氧在浮选工艺中的应用机理
    麦汁充氧应用于浮选工艺,在冷却的麦汁(12%P)中充入8-10ppm氧气,主要目的是进行冷凝固物的分离。一般采用的是酵母添加后的冷浮选,这样冷麦汁充氧可“一箭三雕”,一是供给了溶解氧,二是适合酵母生长,三是适当的除去了冷凝固物。有的啤酒厂在浮选后的倒罐时,再一次进行充氧,但其充氧量降低,一般为2-4ppm,以促进强烈的主发酵和后发酵。浮选作用是根据固、气、液三相分离原理,麦汁中疏水性物质与充入的密集细腻的气泡结合上升到液面,浮选时间一般为2-4小时,也有更长时间的,浮选罐应背压0.03-0.05Mpa。

五、麦汁充氧量极其控制
    根据生产经验,在2-3小时内用1-2次糖化麦汁就可满罐时,其充氧量达到半饱和状态即可,控制每次糖化麦汁充氧量为5-6ppm。如果是大容量的室外发酵罐,满罐时间为24小时左右时,一般只对半数糖化批次的冷麦汁进行充氧,充氧量12%P麦汁,一般在8-12ppm,高浓度酿造时,充氧量就应提高。如高浓酿造15%P麦汁,充氧量一般要求达10-15ppm。麦汁一进入大罐就应立即开始充氧,因为充氧太迟会延长酵母生长的迟滞期,影响酵母的增殖,充氧太迟也会增加泡沫和双乙酰的形成,但对其它副产物几乎无影响。
    要避免各种问题的出现,在一定程度上,麦汁充氧量及时机取决于酵母品种、添加温度和添加量以及添加时间,氧气供给次数要与酵母添加次数相结合,氧气充入量与满罐高度有关,因大罐静压可在0-0。25Mpa变化。
    丹麦嘉士伯啤酒公司充氧量控制在:麦汁体积:空气体积=10:1,在标准状态下,每22.4L空气中含氧气(占1/5)4.48升,其重量为6.4g氧气,即0.2mol,如每L麦汁通入0.1L空气,则其氧气量为28.6mg氧气/L麦汁。要使麦汁充氧值达到8ppm,则每L麦汁充氧时需空气量为28ml。
    假如糖化冷却速度为600hl/h,则充空气时其流量应为:600hl/h×28×10-3标准升空气/L麦汁=1680nl/h=28nl/min,但由于氧气不能完全溶解,实际控制时应稍大于此流量值,一般取2000nl/h。
    麦汁充氧流量计值确定以后,它是与对应的空气供气压力相关的,一般此压力至少应大于麦汁管道中输送压力0.05-0.1MPa,流量计读数值为最大流量值的百分数或实际值。假定所充入的氧均溶于麦汁中,按上述方法可以计算出充氧量。
    每周应至少在管道中检测一次溶氧量,无菌空气无菌度也应定期检测,作好冷却麦汁开放实验,以确证充氧系统正常。一般以充氧后出现麦汁气液混和后翻腾的乳白色为佳。

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发表于 2011-4-1 19:57:46 | 显示全部楼层
很少看到如此详细的
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发表于 2014-12-25 01:25:37 | 显示全部楼层
谢谢 很详细的资料
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发表于 2016-6-2 16:14:11 | 显示全部楼层
确实很不错
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