介绍一种新的麦汁回旋沉淀槽.doc

介绍一种新型的麦汁回旋沉淀槽
付 臣 译
华润雪花啤酒（大连）有限公司

摘要：近些年来，由于改善了麦汁煮沸系统，在某种程度上麦汁处理时间缩短的已经很明显。以下描述的新的麦汁回旋沉淀槽理论同时具备了热麦汁处理最重要的两种功能，即完全去除麦汁中的固形物及校正麦汁香气化合物的平衡。新型麦汁回旋沉淀槽中的麦汁，显示出很低的浊度值，这就可以缩短麦汁在回旋沉淀槽中的休止时间，减少麦汁的热应力，提高啤酒的风味稳定性。
麦汁煮沸期间形成的热凝固物及酒花残留物，在发酵前必须被从麦汁中定量地分离出来，这是当今普遍认同的观点，从麦汁中机械去除热凝固物有以下几种方法：
1）沉淀 2）离心 3）过滤
毫无疑问，沉淀是直到今天还使用的最古老的方法之一，冷却盘是沉淀的传统方法并且在过去应用很普遍。通过冷却盘热凝固物的去除达到了最佳，但是却要求有大量的空间，而且在低于某种临界温度时，应当考虑微生物污染的危险性。大约40年前，回旋沉淀槽被介绍用于酿造，且现在也是热凝固物沉淀最盛行的方法，与离心分离和麦汁过滤相比，回旋沉淀槽简单且成本低而有效，但要达到最佳的沉淀作用取决于许多因素，有很多原因能使麦汁不充分澄清及热凝固物没达到有效的沉淀。Denk先生进行了使回旋沉淀功能达最佳化的最初努力，按他的推荐去做，热凝固物有效沉淀是可能的。
众所周知，随回旋沉淀槽休止时间的延长，沉淀的数量增加，但是这也导致麦汁产生较大的热应力，使麦汁色度加深及TBA值的升高。Nierle证实，麦汁煮沸后的热停留时间长短与不希望的麦汁香气化合物（例如2-呋喃醛和strecker降解醛）的形成直接相关，受到较高热应力的啤酒显示出较低的风味稳定性。
在过去的几年里，介绍的新型麦汁煮沸系统，在某种程度上都是最大减少麦汁煮沸后的停留时间，以减少DMS前驱体降解为DMS，但总的DMS（=游离DMS+DMS-P）浓度却超出了DIN8777指南中陈述的量，此指南中说，定型麦汁中总的DMS不应超过100ug/l。在热麦汁处理期间DMS-P继续降解，导致冷麦汁中游离DMS浓度的升高（在冷却一半时测量，游离DMS应当是100ug/l）。
由于常规设计的回旋沉淀槽，校正麦汁香气化合物的平衡，只能通过真空蒸发来实现，而新型设计的回旋沉淀槽却能同时达到以下两个功能：
1）完全去除麦汁固形物 2）校正麦汁香气化合物
新型麦汁回旋沉淀槽设计的工艺说明
整个回旋沉淀槽系统是一个双层的单槽（如图1和2），内层圆柱体有一个新型设计的入口，通过这个入口麦汁切线进入，麦汁以一个最佳速度从一个高而窄的长方形入口进入，使麦汁流沿内壁切向扇形喷出。热凝固物完全沉淀之后，麦汁从沉淀槽的侧面的较低部分孔抽出，当液面低于此口时，从槽底口抽出。和传统的回旋沉淀槽不一样，麦汁没有直接流向冷却器，而是通过一根管道沿内层柱体的外壁圆周流到内外壁夹层室的顶部，以便以后的蒸发。夹层室和室壁通过与回旋沉淀时的热麦汁接触而被加热，热凝固物完全沉淀之后，麦汁通过无数的开口从夹层上部的管道流出，无数的管道开口使麦汁成薄层沿夹层室的热壁流下，然后麦汁被收集，送到冷却器。
设计评定
我们酿造了三个批次的比尔森型啤酒，用1996年1月的DIN8777指南和MEBAK手册来评定新型回旋沉淀槽的功效，另外对在新型回旋沉淀槽中常压汽提前后，麦汁中挥发性香气化合物进行了测定。由于在此过程中，糖化室是人工操作的导致批与批次之间数据产生了较大的波动，因此在某些结果中，很大的置信区间是必须的。然而象表1中能看到的一样，结果还是比较满意的，平均
表1. 麦汁冷却一半时没进行蒸发的样品麦汁分析结果
参数 单位 平均值 置信区间 DIN8777目标值
浓度 %（重量百分比） 12.15 0.27 -
色度 EBC 6.25 0 -
TBAno. - 45.2 0.4 <60
游离DMS ug/l 115 23 <100
悬浮固体 mg/l 34 10 <70

TBA值为45个单位，与DIN8777指南中的目标值相比，此TBA值是较低的。游离DMS平均值相对于目标值是明显偏高，但同置信区间一起讨论，此值还是可接受的。另外麦汁中悬浮固体的数量是很低的，在34±10mg/l。
常压汽提之后的结果显示在表2中，TBA值和麦汁色度没有受到蒸发过程的影响，游离DMS浓度明显减少，平均从115ug/l下降到63mg/l，同置信区间同时考虑，此降低也是很满意的。
表2. 蒸发后麦汁冷却一半时的样品麦汁分析结果
参数 单位 平均值 置信区间 DIN8777目标值
浓度 %（重量百分比） 12.7 0.4 -
色度 EBC 6.25 0 -
TBAno. - 44.5 2.1 <60
游离DMS ug/l 63 21 <100
以前的观点就已经确定了，在接近100℃的温度下以雾状喷射麦汁会使一些挥发性化合物大量减少，虽然其中一些化合物的沸点超过了100℃。表3显示了蒸发前后，选择的几种麦汁中挥发性香气化合物浓度的变化，同置信区间一起考虑，只有游离DMS和strecker降解醛：2-甲基丁醛和3-甲基丁醛有满意的关系，此三种化合物的沸点都低于100℃。同时观察到2-呋喃醛、己醛和里那醇有减少的趋势，但我们认为是共沸行为造成的。游离DMS减少了45%，减少的数量明显，正象DIN8777指南中陈述的那样，总的DMS没有超过100 ug/l。

表3. 几种麦汁挥发性化合物的气相色谱分析结果
化合物 单位 蒸发前平均值 蒸发后平均值 变化（%） 沸点（℃）

2-甲基丁醛 μg/l 31 26 -16 92
3-甲基丁醛 μg/l 135 113 -16 93
μg/l 2 - - 179
2-呋喃醛 μg/l 1665 1497 -10 162
己醛 μg/l 10 8 -20 131
2-苯乙醛 μg/l 303 306 +1 195
2-苯乙醇 μg/l 3 - - 219
μg/l 3 - - 243
里那醇 μg/l 59 49 -17 198
游离DMS μg/l 115 63 -45 37
额外分析
为了评定回旋沉淀槽的功效，凝固物的形成通常用肉眼观察进行测定，但此方法不能提供麦汁在转运过程中凝固物去除的水平。评定回旋沉淀槽麦汁中悬浮固体数量的唯一方法将是不断地收集样品，但这虽简单却很不实际。由于这个原因，一个测量浊度的装置被顺流安装于回旋沉淀槽，保证了在麦汁转运过程中悬浮固体颗粒的监测能力。图3显示了用传统回旋沉淀槽与新型回旋沉淀槽做的三个批次的比尔森型麦汁的平均浊度值，从此图很清楚看出，在麦汁泵出期间，新型回旋沉淀槽显示出较好的浊度。在两种回旋沉淀槽中都是休止30分钟，之后新型回旋沉淀槽中麦汁在泵出开始时的浊度值小于10EBC，以后浊度小于5EBC。这就提出这样一个问题：是否能在不影响麦汁浊度的情况下缩短回旋沉淀槽中麦汁的休止时间，以减少麦汁的热应力，提高啤酒的风味稳定性。
总结
新设计的麦汁回旋沉淀槽，是一个同心的内外两层，中间有一个夹层室的回旋沉淀槽，在麦汁进入冷却器之前，麦汁在此夹层室中被喷成雾状，以此方式产生蒸发汽提，能大大减少游离DMS数量（-45%）及strecker降解醛（2-甲基丁醛和3-甲基丁醛）的数量，其它挥发性麦汁化合物也有减少的倾向。新型麦汁回旋沉淀槽中的麦汁，显示出很低的浊度值，这就能缩短麦汁在回旋沉淀槽中的休止时间，以便减少麦汁的热应力，提高啤酒的风味稳定性。
注：译者没画出图3，有感兴趣的可向译者索取

译自《Brauwelt International》2007年第四期