119如何计算糖化设备的日投料次数.doc

119如何计算糖化设备的日投料次数？使用辅料和煮出糖化法最基本的设备组合是传统的四器组合，即糊化锅、糖化锅、过滤槽或过滤机以及煮沸锅，俗称“三锅一槽”。当糖化容器的容量固定后，要想提高麦汁产量，就要增加投料次数，很显然，糖化室的日投料次数取决于糖化设备中占用时间最长的容器的周转次数。占用时间是指该容器从进入物料开始到物料全部送出并完成清洗为止的这段时间。例如，过滤槽的占用时间包括放底水时间、进醪时间、静置时间、回流时间、第一麦汁过滤时间、洗糟时间、出糟时间和清洗时间等，总占用时间为225min，则日投料次数为24（22560）6.4，也就是说，单就过滤槽而言，每天可以周转至少6次。占用时间的长短取决于工艺的要求，同时受原料质量、设备性能、人员操作等各种因素的影响。表3-5是双醪一次煮出糖化法各糖化容器的占用时间及日投料次数。表3-5 各糖化容器的占用时间及日投料次数糖化容器分解时间min总时间min投料次数次糊化锅糖化锅过滤槽煮沸锅投料10，升温保温70，煮醪20，并醪15，因糖化保温空锅（暂时闲置）60，分醪5，升温保温25，并醪10，清洗5投料10，蛋白质休止60，并醪15，糖化保温60，分醪5，静置25，并醪10，送过滤槽20，清洗5放底水5，进醪20，静置15，回流5，第一麦汁过滤90，洗糟70，出糟10，清洗10进第一麦汁90，洗糟70，麦汁煮沸90，麦汁泵出20，CIP清洗102202102252806.56.86.45.1从表3-5可以看出，煮沸锅占用时间最长，也就是说它决定了糖化室的日投料次数，如果安排连续生产，在理想状态下，每天可投料5.1次，每周可投料35.7次，每月可投料153次，但考虑到因原料质量造成的麦汁过滤困难、蒸汽不足造成的煮沸时间延长以及设备完好率等因素的影响，实际每月投料次数可能在145150次。120如何提高糖化设备的利用率？提高糖化设备的利用率，就是要加快糖化设备的周转，尽可能缩短每个容器的占用时间，特别是占用时间比较长的设备，如煮沸锅、过滤槽等，以增加糖化室的日投料次数。（1）缩短煮沸锅的占用时间 在多数情况下，麦汁煮沸锅是糖化设备中占用时间最长的设备，它的占用时间几乎相当于过滤槽占用时间和麦汁煮沸时间之和，而实际有效工作时间不过90120min。因此，控制好工艺条件，尽量不延长麦汁煮沸时间，对整个糖化生产是很重要的。另外，如果在糖化室增加一个具有预热功能的麦汁暂存罐，在煮沸锅工作的同时，用于接收下一批次的第一麦汁及部分洗糟麦汁，这样煮沸锅的占用时间可以缩短至160190min，每天可周转7.59次。（2）缩短麦汁过滤时间 过滤槽的占用时间也是比较长的，而且由于影响麦汁过滤的因素比较多，因此，有时遇到过滤困难时，过滤时间可达45h,这就严重影响了糖化设备的周转。所以要熟练掌握影响麦汁过滤的因素和麦汁过滤困难时应采取的措施，这些问题前面已经谈到。如果能使过滤槽的全部占用时间不超过180min,则过滤槽每天可周转8次。另外，如果使用麦汁过滤机，则过滤时间只需120min左右，可大大提高日投料次数。（3）加速糊化锅与糖化锅的周转 糊化锅和糖化锅的占用时间相对较短，很少超过240min，但要想使日投料次数增加至8次以上，就必须采取措施进一步缩短糊化锅和糖化锅的占用时间。具体方法有：提高辅料的投料温度，采用6570投料，同时若采用耐高温细菌淀粉酶代替麦芽液化辅料，可直接升温煮醪，这样可显著缩短升温和保温时间。采用一次煮出糖化法、快速糖化法或浸出糖化法，可以省去大量的分醪、升温和煮醪时间。当然，这要以麦芽质量较高、溶解良好为前提。适当减少辅料用量，或外加蛋白酶、葡聚糖酶和糖化酶，采用较低的蛋白质休止温度（4548），可以缩短蛋白质休止时间和糖化时间。这样，糊化锅和糖化锅每天周转89次是有可能的。121影响糖化室原料利用率的因素有哪些？糖化收得率是指煮沸终了麦汁中的浸出物量与糖化投料量的百分比，它是判断糖化工作的重要指标之一。实际收得率一般为7479，而理论收得率（标准协定法麦汁的浸出物收得率）一般为7982，实际收得率与理论收得率的百分比例就是原料利用率，正常情况下，糖化室原料利用率应在98.099.5。影响糖化室原料利用率（亦即糖化浸出物收得率）的因素主要有：（1）原料 麦芽的性质对糖化浸出物收得率有很大影响，麦芽溶解度好，收得率高；麦芽水分高，收得率低；麦芽蛋白质含量高，收得率低。另外，麦芽皮壳的薄厚、麦胶物质含量、辅料的淀粉含量等对收得率也有一定影响。麦芽性质对糖化浸出物收得率的影响见表3-6。表3-6 麦芽性质对糖化浸出物收得率的影响麦 芽 性 质状 况对糖化浸出物收得率的影响水分含量蛋白质含量（以9.5为基础）溶解度每增加110.511.411.512.412.513.4粗细粉浸出物差每增加1收得率降低1.2收得率降低0.2左右收得率降低0.50.6收得率降低0.71.0收得率降低0.7备注：优质麦芽的粗细粉浸出率差2。（2）粉碎度 麦芽或辅料粉碎过粗，会影响内容物的浸出，使浸出物收得率降低。（3）糖化工艺 糖化工艺过程时间越长，糖化收得率越高；煮出糖化法比浸出糖化法收得率要高；料水比大一些，有利于内容物的浸出，收得率会高一些；糖化温度过低或过高，都会影响收得率，糖化温度为6570时，可获得最高的糖化浸出物收得率。（4）麦汁过滤 影响收得率的设备因素有，过滤槽安装不平，造成过滤和洗糟不均匀；耕刀有缺陷，使糟层局部结块或疏松不匀；有效过滤面积不足；保温效果差。工艺操作因素有，糖化醪进醪速度过快，使醪液分布不均匀；麦壳过于破碎，造成过滤困难；开始过滤时，麦汁排出阀开得过大，造成麦糟压紧，使过滤和洗糟困难；顶水次数太多，致使洗糟不完全，残糖偏高；洗糟水温度太高或太低，影响洗糟效果；洗糟次数和洗糟水量未掌握好，致使残糖偏高。（5）麦汁煮沸 应设法提高煮沸强度，因为煮沸强度偏低，单位时间内蒸发的水分少，就要求混合麦汁的浓度不能太低，使洗糟水用量受到限制，影响浸出物收得率。（6）人为因素 糖化过程是建立在酶的作用基础上的，因此只有准确控制温度、时间、pH值等工艺参数，才能使酶的作用得到最好发挥，有利于提高原料利用率，所以要求操作人员要严格执行工艺操作规程。现代化的糖化车间均用预先存储程序进行自动操作，操作工主要是观察控制，只在必要时采取措施。这样可最大限度避免人为因素的影响，达到最佳的工艺操作效果。122为什么要进行麦汁的澄清？麦汁澄清的目的主要是分离去除热凝固物和部分冷凝固物，为下一步麦汁冷却和酵母发酵创造条件。煮沸后的麦汁中含有大量凝固物，这些凝固物是在麦汁煮沸过程中由于蛋白质变性凝固和多酚物质不断氧化聚合而形成的，根据析出的温度不同分为热凝固物和冷凝固物。热凝固物是在较高温度下凝固析出的凝固物。在麦汁煮沸过程中，随着蛋白质变性和多酚物质的不断氧化、聚合，热凝固物逐渐析出，同时还吸附了部分酒花树脂和其他有机物。热凝固物颗粒大小一般在3080m，湿热凝固物数量为200400g/hL（麦汁），含水量85左右。热凝固物的生成量受很多因素影响，一般情况下，麦芽含氮量越高、溶解越充分、麦汁越浓、煮沸强度越大，热凝固物就越多。由高温焙焦麦芽制备的麦汁热凝固物相对较低，煮出糖化法形成的热凝固物数量明显低于浸出法。发酵前必须从麦汁中彻底除去热凝固物，因为发酵液中悬浮的热凝固物一旦被酵母细胞吸附，将会影响酵母的正常发酵与沉降。此外，麦汁中的热凝固物对啤酒色度、泡沫性能、苦味和口感都会产生不良影响。分离热凝固物的方法很多，如沉淀槽法、离心机法、硅藻土过滤机法、回旋沉淀槽法等，目前绝大多数啤酒厂采用回旋沉淀槽分离热凝固物。冷凝固物是在麦汁冷却过程中形成的混浊沉淀物，是以蛋白质和多酚物质为主的复合物，其性质与啤酒产生的冷混浊物基本相同，加热可以溶解。当麦汁温度降至7055时，冷凝固物已开始析出，但大部分是在麦汁冷却时产生的。冷凝固物的颗粒直径为0.51.0m，在麦汁中的含量为150300mg/L，为热凝固物的1530。影响冷凝固物析出的因素很多，麦芽的蛋白质含量低、粉碎度较粗、糖化料水比大、麦汁浓度低、酒花添加量少、麦汁煮沸时间短，都会使冷凝固物析出减少。冷凝固物对啤酒发酵有较大的影响，在发酵之前应将其大部分去除。分离冷凝固物常用的方法有自然沉降法和浮选法。123回旋沉淀槽的结构特点是什么？回旋沉淀槽（图3-10）是最常用的热凝固物分离设备，与其他分离设备相比，具有结构简单、操作方便、分离效果好的特点。回旋沉淀槽是立式柱形槽，热麦汁沿切线方向泵入，形成旋转流动。由于回旋效应，使热凝固物颗粒沿着重力和向心力所形成的合力的方向，以较坚实的丘状沉积于槽底中央，达到固、液分离的目的，清亮麦汁从侧面麦汁出口排出。（1）回旋沉淀槽是一个平底的柱形容器，出口处的斜度为12。麦汁切线进口一般有两个，一个在槽底，一个在距槽底13高度处，为了增加麦汁在槽内的回旋速度，有时在同一高度设置两个进口。图3-10 回旋沉淀槽1排气筒；2洗涤水进口；3喷水环管及喷嘴；4液位指示管；5麦汁切线进口；6人孔；7底座的水防护圈；8钢筋混凝土底座；9麦汁排出管（2）麦汁出口一般设23个，上部出口在液层高度的1223处，主要出口在液层高度的110处，下部出口在槽底。麦汁排出管及麦汁泵出口处均设止回阀，以防混入空气或麦汁倒流而影响沉淀。排放顺序为自上而下，打开阀门时要注意麦汁的流量，防止流速过快而冲击沉淀物，造成麦汁混浊。（3）回旋沉淀槽的麦汁液位高度与槽的直径之比（高径比）一般为1：（23）。（4）为了避免局部产生涡流影响沉淀效果，槽的内壁应光滑洁净，边缘要平整无棱角。除了槽内上部设有洗涤用的喷水环管外，槽内不应安装任何附件，如冷却管、扶梯、向内凸出的人孔门等。（5）回旋沉淀槽的排气筒出口处应安装平板风档。进料时打开，向外排气，进料完毕及时关闭，减少麦汁氧化。麦汁放出时再打开，以免产生负压。124怎样利用回旋沉淀槽进行热凝固物的分离？利用回旋沉淀槽分离热凝固物的目标是，麦汁浊度10EBC，麦汁固体颗粒含量25mg/L，热凝固物分离完全，能形成良好的凝固物丘状体。要实现此目标，就要注意以下操作要点：（1）热麦汁从煮沸锅放出，通过离心泵泵入回旋沉淀槽，麦汁进槽的线速度为816m/s，槽内麦汁以810r/min速度旋转。泵完麦汁后，用热水将管路中的麦汁顶入回旋沉淀槽，不能用空气或蒸汽顶，以免破坏回旋作用。（2）热麦汁泵完后，静置2040min，使热凝固物充分沉淀，此时应关闭排气管风档及人孔门，尽量减少麦汁与空气的接触。在沉淀效果良好的情况下，应尽量缩短静置时间，以免麦汁色泽加深。（3）排放麦汁时，应自上而下开启各出口阀门，分段排放。其中最底部出口阀门在开启时要注意控制流量，防止槽内麦汁流动过快而冲动沉淀物。当麦汁液面降至接近凝固物丘状体顶端时，要精确调整麦汁泵，使其泵出速度不高于麦汁从热凝固物丘状体中渗出的速度，避免热凝固物分裂塌陷，随麦汁进入板式换热器，影响麦汁冷却和酵母发酵。（4）为了改善和提高回旋沉淀槽的分离效果，可采取以下措施：在回旋沉淀槽中除了麦汁回转主流外，局部还存在低速度的次级流动环形涡流。特别是在槽底部，这些涡流会破坏凝固物丘状体，影响分离效果。为了降低涡流的影响，可在距槽底3060cm处安装一环形箅子，方孔尺寸为10cm10cm，内环和外环的直径分别为环形沉淀槽直径的12和23，使分离效果得到很好的改善。为了获得必需的推动力，热麦汁泵必须具有足够大的输送能力。如果因泵的输送能力不足，或因回旋沉淀槽自身的缺陷造成热凝固物分离效果不良，可在回旋沉淀槽的外部附加一台麦汁循环泵，麦汁进完后再用此泵循环5min，这样可以有效地改善热凝固物的分离效果。125板式换热器有什么特点？用于麦汁冷却有哪几种方式？目前啤酒厂最常用的麦汁冷却设备是板式换热器，它是由不锈钢材料制作的密闭冷却设备，由许多片两面带沟纹的薄板组成，两块一组，为一基本单元。麦汁冷却时，热麦汁和冷却介质通过泵送以湍流形式沿着沟纹板两面的沟纹逆向流动，进行热交换。各冷却板单元既可以并联，也可以串连或组合使用。板式换热器的特点是：（1）换热效率高 由于板式换热器的板型结构能形成湍流，可提供很高的换热效率，其传热系数可达15005000W/（2K），而列管式换热器仅为3502300W/（2K）。（2）结构紧凑，占地面积小 在相同的热负荷下，板式换热器所需的换热面积仅为列管式换热器的1/3左右。（3）灵活性高 传统的列管式换热器，在需要增加处理量时，加大换热面积是很困难的。但板式换热器可根据生产量的大小增减板数，调整换热面积，非常方便。（4）密封性能好 将密封垫放入密封垫沟槽内，密封垫由压制的缺口固定，具有抗高压能力，且不用黏合剂，方便卫生。（5）安全性好 特殊的板片密封垫结构可以防止冷热介质间的混合，在进出口端面上两种流体被双道密封垫分开，提高了热交换的安全性。板式换热器用于麦汁冷却时，主要有两种方式，即两段冷却方式和一段冷却方式。以前两段冷却方式最为普遍，而现在一段冷却方式越来越多地被采用。（1）两段冷却方式 两段式板式换热器由前后两段组成，两段之间安装有中间板。第一段冷却是用自来水作冷却介质，将麦汁从95左右冷却至4050，冷却水由将近20被加热到55左右；第二段冷却是用深度冷却的冷媒（乙醇或乙二醇溶液）作为冷却介质，麦汁被进一步冷却至发酵入罐温度7左右，冷媒从-4-3升温至0左右，回制冷站重新冷却后循环使用。前段热交换后的水可作为投料用水。（2）一段冷却方式 这种方式是利用一种冷却介质将热麦汁（约95）一次性冷却至接种酵母温度（约7）。冷却介质为酿造用水，先采用氨直冷方式将其冷却至24（俗称冰水），与热麦汁进行热交换后被加热至7580，此水可直接作为洗糟水使用。（3）一段冷却与两段冷却的比较 相对于两段冷却，一段冷却方式有如下优点：一段冷却方式设备简单，不需中间板。冷却介质是酿造用水，无须使用乙醇或乙二醇。两段冷却冷冻机要保持冷媒在-4-3，负担麦汁从4050降至约7的热负荷；一段冷却冷冻机负担冷却水从常温到24的热负荷。两者相比，一段冷却方式可节电3040。两段冷却的第一段冷却水出口温度为55左右，若用于洗糟还需要加热；一段冷却的酿造用水出口温度正适合于洗糟，无须再加热，既降低了煤耗，又降低了水耗。126使用板式换热器应注意哪些问题？使用板式换热器进行麦汁冷却应注意以下问题：（1）在进行麦汁冷却之前，须对板式换热器走麦汁一侧及麦汁管道用80以上的热水循环杀菌，时间不少于30min。冷却开始后，当麦汁顶尽设备中的余水后，再使麦汁进入酵母添加槽或发酵罐。（2）冷却过程中，要经常检查麦汁及冷却水或冷媒的进出口温度，通过阀门及时调整流量，将麦汁出口温度控制在工艺规定的0.5范围内，不应出现较大的波动。麦汁冷却结束时，要用热水将设备与管道中的麦汁顶尽。（3）麦汁冷却时间最好控制在60min以内，过长的冷却时间将影响回旋沉淀槽的利用率和麦汁质量。（4）要定期拆洗换热器的板片，因为麦汁中的冷凝固物、酒花树脂等会黏附于板片上，影响换热效果。板片拆下后，先在12的热碱水中浸泡，然后用刷子刷净积垢，再用清水洗净。（5）板式换热器的最大工作压力一般为1MPa，在换热器的冷却水侧和麦汁侧会产生压力差，一般正常的工作压力为0.20.4MPa。过高的压力差会使板片变形，使密封垫的密封性能下降，所以要注意控制好压力差。127如何调整麦汁的冷却温度？具体到某一批次产品，麦汁的冷却温度应该是相对固定的，但在实际生产中，由于受麦汁组成、酵母性能、发酵工艺、产品种类、生产季节以及设备周转等因素的影响，需要对麦汁冷却温度作出适当的调整。一般来讲，麦汁冷却温度低，酵母起发速度慢，发酵时间较长，但发酵过程易控制，发酵较稳定，酵母沉淀好，酿出的啤酒口味清爽、柔和，泡沫性能也比较好。反之，则发酵时间短，设备周转快，但高级醇、醛类等副产物的生成量也大，啤酒的口味稍差，酵母的沉淀也不如低温发酵好。如何调整麦汁的冷却温度，以下几点可供参考。（1）工艺要求发酵时间较长，贮酒时间也长的优质啤酒，麦汁冷却温度应低一些，可控制在6.58.0，反之可高一些，可控制在8.09.5。（2）啤酒生产旺季，为了加快发酵设备周转，提高产量，麦汁冷却温度可适当高一些，如控制在9.010.0或更高些，反之，原则上应控制低一些。（3）传统工艺发酵室温度比较低，发酵液升温速度慢，或是酵母添加量少，代数偏高，发酵性能差，起发缓慢，麦汁冷却温度可以高一些，反之则低一些。（4）如果麦汁组成中-氨基氮含量偏低，或是可发酵性糖含量偏低，冷却温度可控制低一些，因为低温发酵趋于平稳，可减少一些不良风味成分的生成。（5）原麦汁浓度较高（14160P）时，为避免发酵时间过长，冷却温度可适当高一些，如控制9.511.0。（6）当采用递加麦汁法添加麦汁或进锥形罐时，冷却温度可低一些，并适当提高下一批次麦汁的冷却温度。（7）实际上，底面酵母的发酵温度在812以内都是正常的，因此，除了一些要求比较高的优质啤酒外，在保证良好的麦汁组成和酵母性能的前提下，麦汁冷却温度可适当提高，这样可以在不影响啤酒质量的前提下加快设备周转，提高产量。128分离去除冷凝固物的方法有哪些？ 冷凝固物是在麦汁冷却过程中产生的，在进入正式发酵之前应将其分离除去，否则会黏附酵母细胞，影响正常发酵，并增加啤酒过滤负担，使啤酒口味粗糙，泡沫性能及稳定性欠佳。也有观点认为，适当含量的冷凝固物可以赋予啤酒醇厚的口感。如果冷凝固物分离太彻底，将会导致啤酒口味淡薄，并认为冷凝固物的最佳残余量为60100mg/L。如果麦芽质量较好，麦汁本身冷凝固物含量就比较低，而在以后的工序中又采取提高非生物稳定性措施（如添加硅胶、皂土等），就不一定要从冷麦汁中彻底去除全部冷凝固物。分离去除冷凝固物的方法有自然沉降法和浮选法。（1）自然沉降法 这种方法是利用现有的酵母繁殖槽或露天锥形罐分离冷凝固物，无需添加其他设备，分离效率为3040，是国内啤酒厂常用的一种方法。繁殖槽法 冷却后的麦汁进入酵母繁殖槽并添加酵母后静置1220h，使冷凝固物自然沉淀。随着时间的延长，冷凝固物不断地析出沉淀。当麦汁表面泛起泡沫时，说明酵母繁殖到了一定的程度，此时将上部含有大量新鲜酵母的麦汁送入发酵池或锥形罐进行发酵，沉淀下来的冷凝固物和少量衰老酵母细胞就被分离出来。锥形罐法 冷却后的麦汁分批送入露天锥形发酵罐，边送麦汁边通入无菌压缩空气，也可利用酵母添加罐送入发酵罐。每次送入的麦汁温度比上一次要高0.51.0。经过1824h静置沉淀，使冷凝固物和死酵母细胞沉淀到发酵罐的锥底部分，可以从底部阀门直接排出。（2）浮选法 浮选法是去除麦汁中冷凝固物十分有效的方法。在麦汁冷却过程中，利用文丘里管通入无菌空气（3070L/hL麦汁），并用混合泵将空气打碎成均匀细密的小气泡，气泡缓慢地上升，麦汁中析出的冷凝固物则吸附在细密的小气泡上，并随之上升至液面，最后在液面上形成一层泡盖，静置一段时间后，将下面澄清的麦汁与冷凝固物分离。浮选法的工艺流程见图3-11。浮选法的主要设备是浮选罐，有立式和卧式两种，麦汁进口和出口都在底部。麦汁泵入时，罐内背压0.050.09MPa，麦汁泵完后再缓慢减压。麦汁静置616h，可以除去5070的冷凝固物。采用浮选法可以同时加酵母，也可不加。若加酵母，由于酵母的直径为68m，不会被气泡吸附并带到泡盖中去，而充分的通风供氧有利于酵母的繁殖和代谢。图3-11 麦汁浮选法工艺流程图1回旋沉淀槽；2板式换热器；3浮选罐；4热麦汁泵；5充氧器；6冷麦汁泵；7无菌空气129冷麦汁为什么要充氧？怎样充氧？啤酒酵母是兼性微生物，在有氧条件下生长繁殖，在无氧条件下进行酒精发酵。在进入发酵阶段之前，酵母需要繁殖到一定的数量，这个阶段是需要氧的。因此，要以向冷麦汁中通入无菌空气的方式给酵母供氧，使麦汁中的溶解氧达到810mg/L。为了加强空气在麦汁中的溶解效果，必须通入很细小的气泡，并以涡流形式与冷麦汁进行混合。要使麦汁中的溶解氧达到810mg/L，理论上每百升麦汁约需3L空气，但实际生产中要通入10倍的量。因为一部分空气未溶解而溢出，通入的空气分布