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如何選擇適合自己的啤酒釀造設備

2020-11-06

  初入精釀啤酒或自釀啤酒的人士來說,對於啤酒釀造工藝和啤酒設備大小、配置等問題一片空白。選擇設備無處著手,盲目性大。對於想開酒吧、餐吧、酒坊及中小型啤酒廠的人士,讀懂這篇文章會對啤酒釀造工藝和啤酒設備配置的選擇有個大體專業性的認識。

    啤酒釀造工藝和啤酒設備配置

  技術、設備、原料是影響啤酒品質口感的三大因素。啤酒作為一種發酵飲料,所需要的四種主要原料是:大麥芽、啤酒花、酵母、水。啤酒設備是為啤酒釀造工藝服務的。啤酒設備的製造要遵循並滿足啤酒釀造工藝技術的基本要求。

  在了解設備之前先要了解啤酒的主要釀造工藝和流程!

  啤酒釀造設備一般分為:1、麥芽粉碎係統。2、糖化係統。3、發酵清酒係統。4、製冷係統。5、CIP清洗係統。6、控製係統,7、灌裝設備,8、蒸汽、空壓等其他輔助係統。

  根據啤酒釀造工藝流程介紹啤酒釀造和設備配置工藝技術要求。富二代软件先簡單介紹啤酒釀造的過程。設備檢查到位(罐體清洗幹淨,設備運轉正常),具備釀造條件。原料(麥芽、啤酒花、酵母、水)準備到位。

  一、麥芽粉碎係統

  麥芽粉碎是為了麥芽中的物質更好的溶解。麥芽破而不碎,麥皮作為麥汁過濾的濾層。

  粉碎係統主要由:麥芽粉碎機、麥芽儲存和上料設備組成。小型設備隻配麥芽粉碎機就可。中小型啤酒設備配備的粉碎機一般為對棍粉碎機,大型設備配四輥或五輥粉碎機。

  粉碎有幹粉和濕粉之分。中小型啤酒設備一般為幹粉。

  二、糖化係統

  糖化係統是整套設備的釀造核心,是負責把麥芽製成麥汁的一個過程。即:“糖化-過濾-煮沸-漩沉”四個主要工藝步驟。這四個功能步驟由幾個罐體完成,稱之為“幾器糖化”。熱水鍋屬於輔助設備。

  每個功能單獨用一個罐實現,四個罐的糖化設備稱之為:四器糖化。四個功能用三個罐實現稱之為:三器糖化。用兩個罐實現是簡單的糖化組合,稱之為:兩器糖化(糖化鍋濾槽、煮沸漩沉鍋)。

  中小型啤酒設備的糖化係統主要類型:

  兩器糖化(糖化過濾槽+煮沸漩沉鍋);

  兩罐三器糖化(糖化過濾槽-漩沉槽+煮沸鍋);

  兩器(糖化過濾槽+煮沸漩沉鍋)+熱水鍋;

  三器糖化(糖化鍋+過濾槽+煮沸漩沉鍋)+熱水鍋;

  四器糖化(糖化鍋+過濾槽+煮沸鍋+漩沉槽)+熱水鍋。

  在選擇購買啤酒設備時,選用“幾器糖化”或者說什麽類型、配置、大小的糖化是根據場地情況,釀造工藝要求和產量批次要求來定的。同時考慮投資成本。

  “糖化-過濾-煮沸-漩沉”是麥汁製備的四個主要工藝步驟。糖化即把麥芽裏的不可溶性物質(澱粉、纖維素、部分高分子蛋白質等)轉化為水溶性物質(糖、糊精、礦物質和某些蛋白質),過濾取得清澈的麥汁,進行煮沸,漩沉後形成定型麥汁。目的是獲得優質的麥汁。

釀造設備

  以下內容是糖化係統麥汁製作工藝介紹:

  (一)糖化

  糖化的過程:水與麥芽粉碎物料充分混合,在麥芽各種酶係的作用下,將麥芽中的可溶性物質徹底浸出。粉碎後的麥芽和水混合稱之為醪液。

  "糖化"的含義:通過澱粉酶的作用,將已液化的澱粉分解為麥芽糖和糊精。

  糖化的概念是:利用麥芽所含的各種水解酶(或外加酶製劑),在適宜的條件(溫度、PH值、時間)下,將麥芽和輔料中的不溶性高分子物質逐步分解為可溶性低分子物質的分解過程。

  糖化的目的是利用各種酶的作用,使不溶解物質溶解出來,從而得到盡可能多的優質(浸出物)溶解物,並且使麥汁組成適宜麥汁發酵。

  從麥芽和輔料中溶解出來的物質稱為浸出物,主要由各種發酵性的糖類(麥芽糖、麥芽三塘、葡萄糖)、非發酵性的糊精、蛋白質、麥膠物質和礦物質組成。

  澱粉酶將澱粉轉化為麥芽糖、麥芽三塘、葡萄糖等糖類和糊精,這是一個生化反應過程。

  糖化過程中,重要的物質分解有:澱粉的分解、蛋白質的分解、β-葡聚糖的分解。這些物質的分解主要依靠酶的作用,而酶發揮作用的決定因素是溫度和PH值。

  通俗講:糖化就是將醪液的溫度提高到酶的作用溫度進行休止,使酶充分發揮作用。

  休止溫度:

  45-50℃ 蛋白質休止

  62-65℃麥芽糖形成休止(β-澱粉酶的作用溫度)

  70-75℃糖化休止(α-澱粉酶的作用溫度)

  78℃並醪,糖化終止

  根據不同的升溫方式將啤酒釀造糖化工藝分為兩類:

  一個是煮出法(Decoction),

  一個是浸出法(Infusion)。

  煮出法(Decoction)特點是:將糖化醪液的一部分出來,分批次地加熱到沸點,然後與其餘未煮沸的醪液混合,使全部醪液溫度分階段升溫到不同酶作用所要求的溫度,達到糖化終了溫度。

  以前的麥芽質量一般,需要反複煮沸醪液才能使麥芽中的可溶物浸出。煮出法操作複雜,費時,耗能,需要設備配置高。現在麥芽質量好,煮出法的糖化工藝使用較少。

  浸出法(Infusion)就是把總醪液加熱至幾個溫度階段進行休止,達到並醪糖化終止溫度,沒有分醪煮沸過程。

  浸出法操作相對簡單,省時。特點是:糖化醪液自始至終不經煮沸,單純依靠酶的作用浸出各種物質,麥汁在煮沸前仍保留一定的酶活力。

  浸出法(Infusion)大致分為兩種:

  一個是兌醪法,一個是逐段升溫法。

  A、兌醪法簡單的講就是麥芽糖化時通過兌熱水,使醪液達到糖化所需要的溫度。通俗的講就是通過兌熱水讓醪液升溫到所需要的糖化溫度。

  兌熱水升溫,由於罐體容積有限,兌熱水升溫的糖化溫度段次數有限。

  B、逐段升溫法是通過直接加熱醪液,使醪液逐段達到糖化所需要的溫度。理論上有無限的溫度段糖化。

  (A)、兌醪浸出糖化法操作步驟:

  1、製備投料水。在煮沸鍋或熱水鍋內加熱熱水到相應溫度。然後打入糖化槽。

  2、投料50-55℃(蛋白質分解)。投料後攪拌均勻,溫度保持50-55℃時間為50-80分鍾。

  3、製備對醪水:煮沸鍋水加滿,熱水升溫到100°。

  4、兌醪65°(澱粉糖化):把100°熱水打入糖化鍋,兌醪溫度至65°。保持時間80分鍾。澱粉酶將醪液中的澱 粉分解成糊精和麥芽糖。

  (B)、逐段升溫浸出糖化法:

  1、逐段升溫要求糖化鍋有自動加熱升溫功能。一般為蒸汽加熱或直火加熱。

  2、一般1:4的料水比進行逐段升溫糖化。

  根據麥芽質量和糖化釀造工藝要求。糖化溫度靈活設定多個溫度段。逐段達到糖化所需要的溫度。

  中大型啤酒釀造設備考慮一天24小時多批次生產,糖化功能單獨用一個罐實現叫做:糖化鍋。

  中小型啤酒設備的糖化功能和過濾功能在一個罐完成,這個罐叫做:糖化過濾槽。也有糖化功能和煮沸功能在一個罐完成,這個罐叫做:糖化煮沸鍋。

  如果糖化功能、煮沸功能、漩沉功能共用一個罐,這個罐叫做:糖化煮沸漩沉鍋。這個組合主要是因為過濾槽沒有加熱功能,並且用逐段升溫糖化法。

  建議:糖化工藝選用逐段升溫。逐段升溫糖化,糖化係統需要:蒸汽加熱或直火加熱。

  (二)、過濾

  糖化結束後,醪液含有水溶性物質和非水溶性物質。水溶性物質稱之為“麥汁”,非水溶性物質被稱之為“麥糟”。麥糟含有麥皮、葉芽等其他物質,這些物質不溶於水。

  把醪液中的麥汁和麥糟分離,獲得清澈的麥汁,這個分離過程稱之為“麥汁過濾”。

  糖化結束後醪液,泵入過濾槽或壓濾機進行過濾。過濾槽有篩板,進行麥汁過濾,清澈麥汁打入煮沸鍋,麥糟留在過濾槽。

  中大型啤酒釀造設備考慮一天24小時多批次生產,過濾功能單獨一個罐實現,叫做:過濾槽。

  中小型啤酒設備的糖化功能和過濾功能在一個罐完成,這個罐叫做:糖化過濾槽。因為過濾槽有篩板,不能和煮沸、漩沉功能共用一個罐。

  在糖化過濾槽裏麵糖化後,然後把麥汁過濾到煮沸鍋。

  1、麥汁回流。醪液通過醪液泵在過濾槽回流,形成糟層,麥糟起到過濾介質的作用,使麥汁清澈,把清澈的麥汁打入煮沸鍋。

  2、洗糟:麥汁過濾後,麥糟中仍有滯留浸出物,需要徹底洗出。泵入洗糟水,將麥糟中的殘糖洗出。洗糟用的水稱之為洗糟水。用熱水,稱之為熱水洗糟。沒有熱水條件用自來水進行洗糟,稱之為冷水洗糟。

  洗糟水溫越高,洗糟洗滌越快、越徹底。但水溫必須控製在糖化溫度範圍內,一般為72℃~78℃,不超過80℃。溫度過低,殘糖不容易洗幹淨,也容易染菌;溫度過高,會使α-澱粉酶很快失活,糊化後的澱粉就不能進一步分解,這對提高原料利用率不利,還會使洗糟拖出來的澱粉顆粒進一步吸水膨脹,提高粘度,影響麥汁過濾,同時還會增強麥汁氧化作用,加深麥汁色度。

  設備配置問題:熱水洗糟必須有燒熱水存儲熱水的地方。一般兩器糖化設備(糖化過濾槽+煮沸漩沉鍋)沒法實現熱水洗糟,需要單獨增加一個熱水罐。

  兩罐三器糖化係統,在糖化過濾槽裏糖化,自然過濾麥汁到下麵的漩沉槽暫存,煮沸鍋可以提供熱水進行洗糟。

  洗糟結束後,麥糟可作優質飼料,把洗糟得來的麥汁回流清澈打入煮沸鍋。

  建議:熱水洗糟。

  (三)、煮沸

  煮沸的主要目的是:對蛋白質凝固,澄清麥汁;滅菌、酒花物質的溶解,揮發不良物質和味道。

  煮沸90-120分鍾。在煮沸的過程中添加酒花。根據酒花特點及啤酒的要求決定酒花添加的量和時間點。通過煮沸將酒花中的苦味和香味物質溶解到麥汁中,賦予啤酒爽口的苦味和愉快的香味。酒花添加越多,煮沸時間越久,啤酒的苦度越高。煮沸後的麥汁稱為定型麥汁。

  煮沸鍋的加熱方式:一般小型啤酒設備用電加熱、蒸汽加熱、直火加熱。

  中大型啤酒設備加熱方式主要是蒸汽加熱。

  (四)、漩沉

  麥汁煮沸後,盡快將麥汁中的熱凝聚物、冷凝聚物、酒花糟進行有效的分離,以獲得澄清的麥汁。麥汁經過煮沸打入回旋沉澱槽,或在煮沸漩沉鍋自循環;分離酒花糟和熱冷凝物進行回旋沉澱。

  一般中小型啤酒設備的漩沉功能和煮沸功能共用一個罐完成,叫做:煮沸漩沉鍋。

  中大型糖化設備,考慮一天24小時多批次生產,漩沉功能單獨一個罐,叫做:漩沉槽。

  麥汁漩沉結束後,經過板式換熱器,使麥汁溫度冷卻到發酵所需要的溫度,進入發酵罐。

  (五)、麥汁冷卻與充氧

  煮沸的麥汁漩沉後,麥汁應迅速冷卻。酵母隻能在低溫下繁殖,將麥汁冷卻至工藝要求的發酵溫度。使麥汁溫度達到酵母接種的要求。(下麵發酵應冷卻至6℃-9℃,上麵發酵為12℃-20℃)。

  麥汁降溫一般采用板式換熱器進行降溫。介質是自來水、冷媒水。換熱器的大小主要根據糖化設備的大小來定。一段換熱器,還是雙段換熱器是根據製冷係統的完備性來定。

  麥汁冷卻後,對麥汁進行充氧,酵母隻有在吸收充足的氧氣後,才能合成其繁殖所需要的物質。充氧結束後添加酵母。

  三、發酵係統

  發酵係統主要由發酵罐組成。麥汁在發酵罐裏發酵成啤酒。發酵罐具有降溫功能和保溫功能。發酵罐從裏到外有:內膽、降溫冷卻夾套、保溫層、外皮。控製係統根據發酵設定的溫度,控製發酵罐啤酒的溫度。製冷係統的冷媒為降溫介質。

  啤酒發酵是一個複雜的生化和物質轉化過程,酵母的主要代謝產物是乙醇和二氧化碳,同時形成一係列發酵副產物,如醇類等物質。 這些物發酵產物決定了啤酒的風味、泡沫、色澤和穩定性等各項理化性能,賦予啤酒典型特色。

  根據傳統方法,啤酒發酵過程分前發酵(又名主發酵)和後發酵兩個階段。

  四、製冷係統

  製冷係統主要功能是為漩沉後麥汁的降溫和發酵降溫提供冷源。主要設備由:冰水罐(添加罐體容積30%的乙二醇或食用酒精,保證零下6℃不結冰),冷水罐(大設備且多批次釀造需要配備,小型設備可以不用),製冷機組成。

  五、CIP係統

  啤酒廠普遍采用原位清洗法(Cleaning In Place,簡稱CIP)對設備進行清洗和滅菌,即在密閉環境下,不拆動設備零件或管件,對設備進行清洗及消毒的過程。

  設備越大,清洗設備的要求越高。根據設備大小及要求進行CIP設備的配置。

  六、控製係統

  主要是指各個係統的電控、半自動、自動控製。糖化係統的控製,發酵係統、製冷係統的控製等。小型設備的控製比較簡單,價格相對便宜。大型設備設備的控製要求較高,自動化水平及複雜程度較高,成本也高。

  七、灌裝係統

  灌裝設備主要是指啤酒發酵成熟後的酒液進行後續處理包裝。簡易的灌瓶機、灌桶機、洗桶機;自動化較高的灌瓶機和易拉罐罐裝設備。以及過濾設備、殺菌設備(常用的殺菌設備:瞬殺、巴刹、殺菌釜)、包裝設備等。大型工廠需要高濃稀釋設備等。

  八、輔助設備

  輔助設備泛指除了以上係統之外的設備。如果蒸汽鍋爐提供蒸汽係統。釀造用水的水處理設備。以及氣體係統等配套設備。

  第二部分:啤酒設備的選擇

  啤酒設備的選擇主要考慮兩個方麵:

  1、設備的釀造工藝技術配置要求。

  2、設備的大小和產量要求。

  產量大小取決於糖化設備的大小和每天的糖化批次;以及發酵罐的大小和數量。

  一、啤酒釀造工藝和設備配置的關係

  啤酒設備的釀造工藝主要考慮糖化工藝的要求和設備功能要求的匹配。主要涉及三個方麵:

  1、糖化工藝:是煮出法還是浸出法的選擇問題。

  2、洗糟方式:熱水洗糟,還是冷水(自來水)洗糟問題。

  3、加熱方式:設備加熱方式,是電加熱管加熱,是蒸汽加熱,還是直火加熱?

  電加熱管加熱還是蒸汽加熱主要涉及成本問題和糖化工藝問題。

  電加熱管加熱:在糖化設備罐體內安裝電加熱管,通過電能直接加熱;燒熱水,煮沸麥汁。電加熱適用“兌醪法”不適合用“逐段升溫”。電加熱主要是通過熱水給醪液升溫。1噸以上的設備不建議用電加熱。

  蒸汽加熱:糖化設備內膽外側裝有蒸汽夾套,另外配套蒸汽鍋爐(學名:蒸汽發生器)通過蒸汽加熱。(蒸汽發生器的類型:電鍋爐、燃油鍋爐、燃氣鍋爐。)

  直火加熱:糖化設備下麵有爐膛,燒天然氣或煤炭。現在直火加熱設備主要是燒天然氣。國外有些地方,蒸汽發生器的價格奇高,為了降低設備采購成本選用直火加熱。

  電加熱管加熱、蒸汽加熱在操作上講:蒸汽加熱設備清洗簡單,電加熱維護費事。糖化設備,建議用蒸汽加熱。

  電加熱管加熱隻能用兌醪法(電加熱管燒熱水和煮沸麥汁),不適用逐段升溫法糖化。電加熱的維護要比蒸汽加熱麻煩點。電加熱是局部高溫,加熱不均勻。

  在投資成本上:電加熱管加熱比蒸汽加熱省一個鍋爐的錢。

  綜上所述購買中小型啤酒設備的配置要求及工藝建議:

  1、逐段升溫糖化。2、熱水洗糟。3、蒸汽加熱。


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