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冷却
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==麦汁冷却设备==
==麦汁充氧==
酵母繁殖必需氧气,为此,我们必须给酵母提供足够的氧气。若耽误或延缓充氧,则不利于酵母的增殖和发酵速度。在啤酒酿造过程中,麦汁通风是唯一一次给酵母提供氧气的机会。酵母可以在几小时内消耗掉提供的氧气,对麦汁质量无损害。
为使空气溶解至冷麦汁中,必须通入很细小的空气泡,并以涡流形式与冷麦汁进行混合,使麦汁中的溶解氧达到8~9mg/L。要达到此溶解氧量必须使用大量的空气。理论上每百升麦汁需约3L空气,但实际上需要几倍的量。因为:
*一部分气泡不溶于麦汁
*空气不能完全均匀分布
问题在于细小气泡的通入,它们必须在麦汁中均匀分布并溶解,上升至麦汁表面的气泡会形成碍事的泡沫,这些泡沫量可能很大,从而阻碍通氧过程。
压缩空气必须无菌。因此通氧前需要安装一个无菌空气过滤器。
气体的溶解取决于温度和压力,每种气体都有由温度决定的特有“技术溶解系数”,下表给出了每ml气体(1kg水·100kpa)的溶解系数:
{| class="wikitable"
|-
| || 0℃ || 5℃ || 10℃ || 15℃ || 20℃
|-
| 氧气 || 47.4 || 41.5 || 36.8 || 33.0 || 30.0
|-
| 空气 || 28.0 || 25.0 || 22.0 || 20.0 || 18.0
|-
| 氮气 || 22.5 || 20.0 || 18.1 || 16.5 || 15.2
|-
| CO2 || 1658 || 1378 || 1159 || 987 || 851
|}
===麦汁充氧方法===
====带文丘里管的通风设备====
文丘里管中有一管径紧缩段,用来提高流速,空气通过喷嘴喷入,接着在管径增宽段形成涡流,使空气与麦汁充分混合,同时会形成压力损失。
[[文件:文丘里管.jpg]]
====麦汁充氧的时机====
应当在麦汁冷却后酵母添加前进行充氧操作。
回收的酵母如果进行强烈通氧,酵母就会被重新活化,但这时却没有可供发酵的物质,因此酵母便开始消耗自身贮藏的碳水化合物,这样酵母就会被削弱,发酵开始时也会缺乏储备,死亡酵母属就会增加酵母的状态变差,但是从回收酵母中除去CO2则很重要。
====家酿中经常采用的充氧方式====
空气泵+滤气瓶+气泡石,空气泵提供源源不断的空气气流,经过滤气瓶中的消毒液对空气进行洗涤,最后由气泡石产生许多细小的气泡进入到麦汁中。滤气瓶一般都有气体流量计(一般为L/min),这样我们就可以通过计算来确定需要充氧的时间,但是更多时候我们都是凭借经验进行(充氧十五分钟到半小时)。
计算示例:
假设打出麦汁20L,计算总需要氧气量为200mg。
比如空气流量计显示3L/min,表示每分钟通过3L的空气,氧气占空气比重的20%,也就是每分钟通入氧气0.6L。下面换算为质量,氧原子质量为16g,氧气由两个氧原子组成,所以1分钟所通过的氧气质量为:16×2×0.6÷22.4≈857mg。
如果将麦汁冷却至20℃,根据技术溶解系数可知,氧气溶解度为30%。由上面计算出的每分钟通入氧气量为857mg,乘以系数后可知每分钟溶解总氧量≈176mg。
根据计算我们可知,技术上两分钟溶解的氧量已经可以达到要求,但是前面也提到通常需要几倍的量,具体是几倍呢,那么最保险的就是十倍:),也就是说需要充氧20分钟就可以保证麦汁中的氧含量了。
==冷凝固物分离==
===珍珠岩过滤===
麦汁过滤使用重量轻且便宜的珍珠岩而不用昂贵的硅藻土,利用珍珠岩进行麦汁过滤是分离冷凝固物最有效的方法(分离率约90%)。
===麦汁浮选法===
冷凝固物容易附着在小颗粒上(如酵母细胞、气泡),浮选法利用此效应向麦汁中通入分散的过量空气,静置几小时后浮选罐中带有冷凝固物颗粒的气泡向上逸出到达麦汁表面,形成厚实的泡该并在浮选罐排空后被除去。
“输送空气”的通入是浮选法的关键,为使工作更经济,必须尽可能通过较少的由喷嘴分散的空气得到较大的输送表面积,这样可减小泡沫需要的上升空间,浮选罐的容积也可减小。
浮选即可在没有酵母也可在有酵母的情况下进行,如今一般采取有酵母的浮选,因为:
:没有酵母存在就意味着染菌的可能性。
:酵母可同时很好地利用氧气。
:浮选时间可以作为起发阶段。
通氧后的麦汁进入浮选罐,开放式槽、密闭罐或锥罐都可用作浮选罐,麦汁在浮选罐中停留4~8h,形成一层厚实的泡盖,8h后泡盖厚度下降到5~10cm,麦汁泵入发酵罐后,泡盖沉降于浮选罐的底部。麦汁损失约0.2%~0.4%,冷凝固物分离率约为60%~65%。
使用密闭浮选罐时必须备压,这样可减少上涌的泡沫,提高浮选罐的利用率。立式浮选罐的罐底向中央轻微倾斜,卧式(贮藏)罐则将泡盖截留于罐壁和罐底,各种封闭式罐可以很方便地通过CIP清洗。
与过滤相比,浮选罐的优点是:
:磨损小
:劳动消耗少
:不适用过滤助剂(珍珠岩、硅藻土)
但凝固物必须处理,浮选罐也必须清洗,会产生废水,浮选设备已不再生产。
===冷麦汁分离===
冷麦汁分离机采用每小时流量达到70t的现代化高效澄清分离机,可除去超过50%的冷凝物,从而使每升麦汁中的凝固物含量达到120~160mg。采用这类设备时,损失率为打出麦汁量的0.15%~0.20%,同时可在进入发酵之前将冷麦汁的组成固定下来,从而获得均匀的质量。