啤酒過濾過程溶解氧控制

代 剛

釀造過程溶解氧的控制對于成品啤酒的風(fēng)味穩(wěn)定性起關(guān)鍵和決定性的作用。如何抓住啤酒釀造過程影響溶解氧控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，進(jìn)一步降低清酒溶解氧非常重要。本文針對過濾過程影響清酒溶解氧的因素進(jìn)行分析和研究，并提出和實踐各項降低清酒溶解氧的措施，最終清酒溶解氧穩(wěn)定控制在小于70ppb。

一、影響因素

脫氧水溶解氧的控制。采用冷法塔式脫氧設(shè)備制備脫氧水時，脫氧水溶解氧含量與CO2壓力（調(diào)節(jié)閥開啟度）、制水流量、原水水溫密切相關(guān)；具體數(shù)據(jù)見表1、表2。

表1：不同產(chǎn)水量的脫氧效果

由表1可知，一是固定CO2壓力（調(diào)節(jié)閥的開啟度70%）的情況下，產(chǎn)水量增大，脫氧水溶解氧含量相應(yīng)的增加；二是脫氧設(shè)備出口到貯水罐脫氧水溶解氧含量有所增加，說明脫氧水輸送過程也要注意防止氧的攝入；三是制水流量過大，不易于出口水溫的控制。

表2：不同CO2開度的脫氧效果

由表2可知：固定制水流量20 m3/hr的情況下，隨著開度的增加，脫氧水含量逐漸降低，說明提高供應(yīng)壓力，可以相應(yīng)提高脫氧效果。

貯酒期的發(fā)酵罐上層CO2是防止酒體增氧的一道屏障，如果CO2保護(hù)層受到破壞，過濾過程酒液會直接與空氣接觸導(dǎo)致清酒溶解氧升高。因此，發(fā)酵罐在貯酒期一定要保證壓力穩(wěn)定（0.07～0.09MPa），如果掉壓必須及時補(bǔ)壓。

在保護(hù)層未受到破壞的情況下，待濾發(fā)酵罐可以實現(xiàn)用無菌風(fēng)備壓而不導(dǎo)致溶解氧的升高，節(jié)省CO2的使用量。待濾發(fā)酵罐用無菌風(fēng)備壓之后，發(fā)酵液中飽和的CO2和上層溢出的CO2之間的平衡關(guān)系被打破，隨著備壓時間的延長，上層發(fā)酵液的溶解氧會緩慢增加，具體數(shù)據(jù)如圖1。

圖1：發(fā)酵罐備壓后發(fā)酵液溶解氧隨時間的變化情況

由圖1可知：①.發(fā)酵液使用無菌風(fēng)備壓后（壓力0.15MPa），CO2層未被破壞的半罐和滿罐的發(fā)酵液溶解氧隨時間的延長都會出現(xiàn)不同程度的增加；②.預(yù)留在發(fā)酵罐中的發(fā)酵液越少，隨著時間的延長溶解氧的增幅也越大；③.特別是發(fā)酵液上層CO2保護(hù)層受到破壞時，發(fā)酵液溶解氧隨時間的延長大幅度升高，必須盡快安排一次性濾空。

過濾過程控制發(fā)酵罐備壓。由于發(fā)酵液面與無菌風(fēng)出口距離很近，如果過濾前對發(fā)酵罐的備壓速度過快，無菌風(fēng)將很容易破壞CO2保護(hù)層直接進(jìn)入發(fā)酵液，導(dǎo)致上層發(fā)酵液溶解氧偏高。備壓速度過快導(dǎo)致發(fā)酵液溶解氧升高的變化情況如圖2。

圖2：不正確備壓時不同罐次清酒溶解氧增高的情況

由圖2可知，待濾發(fā)酵罐備壓速度過快，直接導(dǎo)致發(fā)酵液溶解氧升高20～150ppb，進(jìn)而造成清酒溶解氧存在不同程度的升高。

排盡過濾管路中的空氣。過濾時防止發(fā)酵罐到緩沖罐間的管排引入空氣有兩種方法，方法一，用發(fā)酵液直接將管路中的空氣排盡后再引入緩沖罐；方法二，用脫氧水引酒，排放適量后進(jìn)緩沖罐。方法一比較實用簡單，方法二效果好，但增加了操作環(huán)節(jié)。

清酒罐和緩沖罐的備壓。清酒罐和緩沖罐可用高純度N2備壓（純度≥99.98%），備壓壓力保持0.03-0.06Mpa。清酒罐和緩沖罐適當(dāng)備壓除了能保證CO2的飽和度之外，對于整個過濾過程流體的穩(wěn)定均衡也是很關(guān)鍵的，可以有效的保證酒液在進(jìn)罐時不會翻騰，不產(chǎn)生大量氣泡，使酒液平穩(wěn)的上升，避免清酒進(jìn)罐過程溶解氧增氧的可能性。

在啤酒過濾過程中，預(yù)涂及硅藻土添加、各種輔料的添加及過濾開始和結(jié)束的引酒、頂酒都必須使用脫氧水，以下是使用和不使用脫氧水清酒溶解氧的變化情況，見圖3和圖4：

圖3：使用脫氧水溶解氧變化曲線圖

由圖3可知：使用脫氧水時，清酒溶解氧能平穩(wěn)的控制在60ppb以下，并且過濾機(jī)出口清酒溶解氧變化趨勢更接近于理想狀態(tài)，清酒溶解氧的控制較為穩(wěn)定。

圖4：不使用脫氧水溶解氧變化曲線

由圖4可知，不使用脫氧水的清酒溶解氧均高于90ppb，并且溶解氧存在一定程度的波動。

過濾過程壓力的控制。整個過濾系統(tǒng)要求壓力相對穩(wěn)定，避免因為壓力不均衡導(dǎo)致過濾土層破壞，過濾循環(huán)時間延長，溶解氧升高的問題發(fā)生。因此，過濾機(jī)前最好設(shè)置一個合流器，通過合流器穩(wěn)定的壓力控制實現(xiàn)過濾系統(tǒng)的壓力平衡和穩(wěn)定。

過濾系統(tǒng)的配置必須合理，管道盡可能設(shè)置在同一平面。彎頭盡量少，減少液體輸送過程溶解氧增加的可能性。另外，必須確認(rèn)過濾系統(tǒng)所有部件的密封性是否真正達(dá)標(biāo)，避免由于密封不達(dá)標(biāo)導(dǎo)致的清酒溶解氧增加。

二、過濾過程溶解氧控制措施

濾酒前必須排凈發(fā)酵罐到過濾管排之間的空氣后，再跨接相應(yīng)管路將發(fā)酵液引入緩沖罐；如果使用橡膠管連接濾酒時，必須先打開橡膠管連接管廊一側(cè)的排氣閥，待發(fā)酵液充滿橡膠管，并從排氣閥排出發(fā)酵液后，關(guān)閉排氣閥，待濾酒時打開管廊閥門；發(fā)酵罐使用無菌風(fēng)備壓時，通過控制閥門開度控制備壓速度，備壓速度≤0.1MPa/3min；發(fā)酵罐使用無菌風(fēng)備壓后，必須及時濾空，放置的時間不得超過12小時。

濾酒過程中預(yù)涂和過濾過程硅藻土及各種輔料的添加必須使用脫氧水；操作工必須全過程盯現(xiàn)場，關(guān)注合流器的壓力變化情況，防止緩沖罐進(jìn)氣；看罐人員待發(fā)酵罐取樣口空后必須盯在現(xiàn)場，避免發(fā)酵罐空后管路中進(jìn)氣；清酒罐和緩沖罐備壓壓力必須保持0.03-0.06Mpa；過濾結(jié)束必須使用脫氧水頂酒；減少預(yù)涂次數(shù)，增加一次性濾酒量和保證一次性合格率，避免酒頭酒尾引入的溶解氧。

特殊情況的處理。某個發(fā)酵罐濾出的清酒溶解氧持續(xù)偏高時，必須與其它發(fā)酵罐底部發(fā)酵液合濾；禁止將兩個以上的小半罐發(fā)酵液過濾到同一個清酒罐；提高清酒的一次合格率，盡量減少倒罐；清酒溶解氧含量超標(biāo)后，必須采用CO2洗滌方法降低清酒溶解氧。

三、 清酒溶解氧控制的效果

實施各項溶解氧控制措施后，清酒溶解氧控制情況得到明顯的改善，見圖5 、圖6。

圖5：溶解氧曲線圖

由圖5可知，實施措施前清酒溶解氧平均值37.8ppb，≤70ppb合格率90.0%，并且存在超過100ppb的情況。

圖6：溶解氧曲線圖

由圖6可知，實施措施后清酒溶解氧平均值30.0ppb，≤70ppb的合格率100%。

因此，影響清酒溶解氧控制的環(huán)節(jié)和位點非常多，必須根據(jù)過濾系統(tǒng)的設(shè)備配置情況全面排查，并將各項控制措施做為一種制度執(zhí)行，清酒溶解氧的控制水平才會不斷得到提升，進(jìn)而不斷提升啤酒的風(fēng)味穩(wěn)定性。