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利用更加准确的数据酿造优质啤酒

啤酒生产和蒸馏。
Published: 十二 月 30, 2021
工业制造和工艺
液体测量

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酿酒商通常把他们的成功归功于热忱、坚持和创新,而实际上自啤酒被开发和品牌化起,成功便应归结于质量的一致性。因此,工艺监测起到关键作用。在下面的文章中,我们将介绍在酿酒工艺的各个阶段中在线折光仪如何实现工艺优化、节约能源、减少浪费、降低成本并助力酿造优质啤酒。

采样测量与连续监测
某些啤酒厂依赖人工采样和实验室分析的方法,但这种方法存在一些重大缺陷,因此通过原位在线测量来提高自动化水平成为必然趋势。 

实验室分析显然是研究和开发的重要环节,可帮助深入洞察不同原料或工艺对风味和香气等特性的影响。此外,实验室分析还有助于了解化学特性,可在调查工作中发挥重要作用。然而,从生产的角度来看,采样分析可能因成本和时效问题价值有限;例如当实验室结果表明生产存在问题时,啤酒厂可能已产出大量成品。同样,样本代表工艺过程中某一时刻的“快照”,因此无法支持反馈控制或及时提供警报,并且获取的生产数据的趋势曲线较差。

监测技术
维萨拉的 K-PATENTS® 卫生型折光仪可以根据啤酒厂的偏好使用柏拉图度 (Plato)、白利度 (Brix)、巴林 (Balling)、浓度或密度单位进行校准。这些折光仪符合 3-A 卫生标准并经过 EHEDG 认证,旨在用于 CIP/SIP 清洁和冲洗过程。

目前多个不同技术已用于监测酿酒工艺过程的各个方面,但由于存在因较大的悬浮颗粒(特别在糖化和使用麦汁过滤槽的阶段),并且大多数阶段均存在泡沫导致的污染和干扰,浊度和密度测量等方法可能会出现测量误差。因此,应首选折射率监测方法。维萨拉折光仪的主要优势在于可为酿酒工艺的各个阶段提供准确测量,而不会受上述因素干扰。

折光仪的另一个优势是响应快速,特别适用于包装/罐装线和 CIP 工艺。这点将在稍后讨论。

折射率 (RI) 测量采用 LED 光源,并以光在工艺介质中的折射角度为基础。传感器不断检测临界角,并结合预先定义的工艺条件计算可溶性固形物的浓度。基于此,维萨拉卫生型折光仪提供工厂校准,以满足特定啤酒厂的要求,并可用于酿酒工艺过程的大多数阶段中。下文将介绍折光仪在其中某些阶段中的应用。

糖化 
谷物通常在糖化锅中进行糖化,其锅体应为可卸料的绝缘酿酒容器。将麦芽浸于热水中可激活酶,从而将麦芽中的淀粉分解、释放单糖并产生麦汁。

糖化是决定啤酒最终品质的关键步骤,因此,确保产出麦汁品质的一致性至关重要。折光仪则可用于测量出口管处糖化液的浓度。 

将谷物与麦汁分离的工艺称为麦汁过滤,通常在称为麦汁过滤槽的单独罐体中进行。

麦汁过滤
喷水冲洗麦汁过滤槽内的谷物,可提取糖分。麦汁浓度在冲洗过程中逐渐降低,直至变得澄清。折光仪可持续测量麦汁浓度,并检测合适的冲洗终点,从而防止过度用水并节约能源。 

麦汁煮沸
甜麦汁经分离后,在麦汁煮沸锅或浸煮锅中进行巴氏灭菌。在该阶段还可以添加啤酒花和其他调味剂。麦汁沸腾会让酶失去活性、保留泡沫活性蛋白质并蒸发不需要的挥发性风味物质,有助于形成所需的口感及风味。经过这个阶段后,啤酒可达到合适的浓度或比重,因此,这是酿酒工艺中非常重要的阶段。

折光仪可直接安装在麦汁煮沸锅中,对麦汁浓度/比重进行连续测量,以便酿酒师准确确定麦汁达到所需浓度的时间,从而提高啤酒的品质及其一致性,同时有助于优化酿造时间和能耗。

回旋沉淀
煮沸后的麦汁被送至回旋沉淀槽,此阶段会将固形物颗粒(酒花糟和蛋白质凝固物)与苦麦汁分离。残留颗粒在回旋沉淀槽中凝固,在液体中沉淀为残渣,这些残渣可在罐体底部被部分清除。要产出澄清的苦麦汁送至下一阶段,快速有效地去除固体残渣非常重要。因此,折光仪可安装于回旋沉淀槽之前和/或之后。
 

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Beer brewery


冷却
麦汁煮沸后需经热交换器冷却,并借助该设备回收用于煮沸麦汁的部分能量。折光仪可安装在冷却器的出口处进行质量控制,以确保在尚未发酵的苦麦汁中可溶性固形物处于合适的水平。此外,还可将折光仪安装于煮沸锅之后和回旋沉淀槽之前进行测量,以免处理的苦麦汁不符合所需规格。

发酵
在发酵工艺中,酵母将麦汁中的糖分和氨基酸转化为二氧化碳和酒精。发酵液的浓度按照比重测量,或按照与水的相对密度测量。在酿酒行业,这项测量主要是指测量柏拉图度 (Plato),与葡萄酒行业采用白利度 (Brix) 测量非常相似。

定期去除在发酵罐底部积累的废酵母有助于使啤酒澄清。

麦汁的密度随含糖量发生变化,因此,密度读数随发酵过程的推进而降低。酒精浓度可根据麦汁原始浓度和当前浓度计算得出。基于此,折光仪能够密切跟踪发酵工艺,为酿造部提供实时工艺数据,便于准确确定发酵终点。

过滤和熟化
熟化包括从发酵结束到去除酵母中间所有的转化过程。发酵后的啤酒可静置,从而让残余的废酵母沉淀出来。但是,要将啤酒进一步澄清,还会经常应用一些过滤技术。这是影响风味、苦味、气味和泡沫稳定性、澄清度、颜色、酒精及气体含量等啤酒品质的最后阶段。所有这些因品牌要求而异,所以折光仪可在质量控制中发挥重要作用。

灌装和 CIP
啤酒准备分销时,无论瓶装、罐装还是桶装啤酒均须清洁消毒。此外,生产不同产品和批次之前,必须清洁管道、容器、储罐和包装设备的内表面。这被称为就地清洗 (CIP),可保护啤酒产品免受微生物和化学污染。大型现代啤酒厂的清洁工艺很复杂,因此经常借助自动化手段提高速度和效率,并降低成本。 

折光仪在灌装线阶段可实时检测产品与产品界面、产品与 CIP 界面,从而在产品或批次之间高效切换。折光仪输出信号也可用于质量控制监测,并确保产品与包装的正确匹配。折光仪响应快速意味着可以非常迅速地检测液体界面(产品/清洁用化学品/水之间的界面),避免浪费并确保不会产生产品污染。

因此,使用维萨拉折光仪连续监测包装和 CIP 工艺可实现自动化、减少浪费并降低成本和能源消耗。 

为什么要在整个啤酒厂使用折光仪?
与其他方法相比,维萨拉的主要优势在于能更深入地了解酿酒工艺的各个阶段;折光仪不受悬浮颗粒、气泡或颜色的影响,并可选择使用蒸汽或高压热水自动进行棱镜清洗,且不受到结垢或污染的影响。

维萨拉的所有折光仪均经过工厂校准,提供完整的测量范围(例如 0-100 柏拉图度 (Plato)),这意味着无需更改参数即可实现折光仪在各个安装位置之间自由更换位置。此外,维萨拉折光仪无需进行任何日常校准或维护。 

总之,成就酿酒辉煌离不开热忱、坚持和创新,但在折光法的帮助下,酿酒商可优化工艺、减少浪费、降低能耗,并更有信心继续始终如一地酿造优质啤酒。
 

饮料加工

用于优化啤酒酿造工艺的在线麦芽汁柏拉图度 (Plato) 测量

下载有关啤酒酿造优化的应用说明以获取更多详细信息。 

原位在线折光仪

原位在线折光仪

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