对于初入精酿啤酒或自酿啤酒的人士来说,啤酒工艺和啤酒设备大小、配置等问题一片空白。选择设备盲目性大,无处着手。对于想开酒吧、餐吧、酒坊及中小型啤酒厂的人士读懂这篇文章会对啤酒酿造工艺和啤酒设备的配置选择有个大体专业性的认识。
第一部分:啤酒酿造工艺和啤酒设备配置
原料、设备、酿造技术是影响啤酒品质口感的三大因素。啤酒作为一种发酵饮料,所需要的四种主要原料是:大麦芽、啤酒花、酵母、水。啤酒设备是为啤酒酿造工艺服务的。啤酒设备的制作要遵循满足啤酒酿造工艺技术的基本要求。
在了解设备之前先要了解啤酒的主要酿造工艺和流程!
啤酒酿造工艺流程图
啤酒酿造设备一般分为:1、麦芽粉碎系统。2、糖化系统。3、发酵清酒系统。4、制冷系统。5、CIP系统。6、控制系统,7、罐装设备,等其他辅助系统。
根据啤酒酿造工艺流程介绍啤酒酿造和设备配置工艺技术要求。我们先简单介绍啤酒酿造的过程。设备检查到位,具备酿造条件。原料准备到位。
一、麦芽粉碎系统
粉碎系统主要由:麦芽粉碎机、麦芽储存和上料设备组成。小型设备只配麦芽粉碎机就可。麦芽粉碎是为了更好的溶解。麦芽破而不碎,麦皮作为过滤的滤层。
二、糖化系统
糖化系统是整套设备的酿造核心,是负责把麦芽制成麦汁的一个过程。即:“糖化-过滤-煮沸-漩沉”四个主要工艺步骤;这四个功能步骤由几个罐体完成,称之为“几器糖化”。热水锅属于辅助设备。
每个功能单独用一个罐实现,四个罐的糖化设备称之为:四器糖化。四个功能用三个罐实现称之为:三器糖化。用两个罐实现是最简单的糖化组合,称之为:两器糖化。
中小型啤酒设备的糖化系统主要类型:
两器糖化;
两罐三器糖化;
两罐三器糖化系统
两器+热水锅;
两器+热水糖化系统
三器糖化+热水锅;
四器糖化+热水锅。
四器糖化系统
在选择购买啤酒设备时,选用“几器糖化”或者说什么类型、配置、大小的糖化是根据场地情况,酿造工艺要求和产量批次要求来定的。同时考虑投资成本。
糖化
糖化的过程:水与麦芽粉碎物料充分混合,在麦芽各种酶系的作用下,将麦芽中的可溶性物质彻底浸出。
糖化的概念是:利用麦芽所含的各种水解酶,在适宜的条件下,将麦芽和辅料中的不溶性高分子物质逐步分解为可溶性低分子物质的分解过程。
糖化的目的是利用各种酶的作用,使不溶解物质溶解出来,从而得到尽可能多的溶解物并且使麦汁组成适宜麦汁发酵。从麦芽和辅料中溶解出来的物质称为浸出物,主要由各种发酵性的糖类、非发酵性的糊精、蛋白质、麦胶物质和矿物质组成。
淀粉酶将淀粉转化为麦芽糖、麦芽三塘、葡萄糖等糖类和糊精,这是一个生化反应过程。
糖化过程中,重要的物质分解有:淀粉的分解、蛋白质的分解、β-葡聚糖的分解。这些物质的分解主要依靠酶的作用,而酶发挥作用的决定因素是温度和PH值。
啤酒酿造糖化工艺分为两种:
一个是煮出法,
一个是浸出法。
煮出法特点是:将糖化醪液的一部分分批次地加热到沸点,然后与其余未煮沸的醪液混合,使全部醪液温度分阶段升温到不同酶作用所要求的温度,最后达到糖化终了温度。
以前的麦芽质量一般,需要反复煮沸醪液才能使麦芽中的可溶物浸出。煮出法操作复杂,费时,耗能,需要设备配置高。现在麦芽质量好,煮出法的糖化工艺使用较少。
浸出法操作相对简单,省时。特点是:糖化醪液自始至终不经煮沸,单纯依靠酶的作用浸出各种物质,麦汁在煮沸前仍保留一定的酶活力。
浸出法大致分为两种:
一个是兑醪法,一个是逐段升温法。
A、兑醪法简单的讲就是麦芽糖化时通过兑热水,使醪液达到糖化所需要的温度。
B、逐段升温法是通过直接加热醪液,使醪液逐段达到糖化所需要的温度。
、兑醪浸出糖化法操作步骤:
1、制备投料水。在煮沸锅或热水锅内加热热水到相应温度。然后打入糖化槽。
2、投料50-55℃。投料后搅拌均匀,温度保持50-55℃时间为50-80分钟。
3、制备对醪水:煮沸锅水加满,热水升温到100°。
4、兑醪65°:把100°热水打入糖化锅,兑醪温度至65°。保持时间80分钟。淀粉酶将醪液中的淀 粉分解成糊精和麦芽糖。
、逐段升温浸出糖化法:
1、逐段升温要求糖化锅有自动加热升温功能。一般为蒸汽加热或直火加热。
2、一般1:4的料水比进行逐段升温糖化。
根据麦芽质量和糖化酿造工艺要求。糖化温度灵活设定多个温度段。逐段达到糖化所需要的温度。
中大型啤酒酿造设备考虑一天24小时多批次生产,糖化功能单独用一个罐实现叫做:糖化锅。
中小型啤酒设备的糖化功能和过滤功能在一个罐完成,这个罐叫做:糖化过滤槽。也有糖化功能和煮沸功能在一个罐完成,这个罐叫做:糖化煮沸锅。
如果糖化功能、煮沸功能、漩沉功能共用一个罐,这个罐叫做:糖化煮沸漩沉锅。这个组合主要是因为过滤槽没有加热功能,并且用逐段升温糖化法。
建议:糖化工艺选用逐段升温。逐段升温糖化,糖化系统需要:蒸汽加热或直火加热。
、过滤
糖化结束后醪液泵入过滤槽或压滤机进行过滤。过滤槽有筛板,进行麦汁过滤,清澈麦汁打入煮沸锅,麦糟留在过滤槽。
中大型啤酒酿造设备考虑一天24小时多批次生产,过滤功能单独一个罐实现,叫做:过滤槽。
中小型啤酒设备的糖化功能和过滤功能在一个罐完成,这个罐叫做:糖化过滤槽。因为过滤槽有筛板,不能和煮沸、漩沉功能共用一个罐。
在糖化过滤槽里面糖化后,然后把麦汁过滤到煮沸锅。
1、麦汁回流。醪液通过醪液泵在过滤槽回流取得清澈麦汁,打入煮沸锅。
2、洗糟:第一麦汁过滤后,麦糟中仍有滞留浸出物,需要彻底洗出。泵入洗糟水,将麦糟中的残糖洗出。洗糟用的水为洗糟水。用热水,称之为热水洗糟。没有热水条件用自来水进行洗糟,称之为冷水洗糟。
洗糟水温越高,洗糟洗涤越快、越彻底。但水温必须控制在糖化温度范围内,一般为72℃~78℃,最高不超过80℃。温度过低,残糖不容易洗干净,也容易染菌;温度过高,会使α-淀粉酶很快失活,糊化后的淀粉就不能进一步分解,这对提高原料利用率不利,还会使洗糟拖出来的淀粉颗粒进一步吸水膨胀,提高粘度,影响麦汁过滤,同时还会增强麦汁氧化作用,加深麦汁色度。
设备配置问题:热水洗糟必须有烧热水存储热水的地方。一般两器糖化设备没法实现热水洗糟,需要单独增加一个热水罐。
两罐三器糖化系统,在糖化过滤槽里糖化,自然过滤麦汁到下面的漩沉槽暂存,煮沸锅可以提供热水进行洗糟。
洗糟结束后,麦糟可作优质饲料,把洗糟得来的麦汁回流清澈打入煮沸锅。
建议:热水洗糟。
、煮沸
煮沸的主要目的是:对蛋白质凝固,澄清麦汁;灭菌、酒花物质的溶解,挥发不良物质和味道。
煮沸90-120分钟。在煮沸的过程中添加酒花。根据酒花特点及啤酒的要求决定酒花添加的量和时间点。通过煮沸将酒花中的苦味和香味物质溶解到麦汁中,赋予啤酒爽口的苦味和愉快的香味。酒花添加越多,煮沸时间越久,啤酒的苦度越高。煮沸后的麦汁称为定型麦汁。
煮沸锅的加热方式:一般小型啤酒设备用电加热、蒸汽加热、直火加热。
中大型啤酒设备加热方式主要是蒸汽加热。
、漩沉
麦汁煮沸后,尽快将麦汁中的热凝聚物、冷凝聚物、酒花糟进行有效的分离,以获得澄清的麦汁。麦汁经过煮沸打入回旋沉淀槽,或在煮沸漩沉锅自循环;分离酒花糟和热冷凝物进行回旋沉淀。
一般中小型啤酒设备的漩沉功能和煮沸功能共用一个罐完成,叫做:煮沸漩沉锅。
中大型糖化设备,考虑一天24小时多批次生产,漩沉功能单独一个罐,叫做:漩沉槽。
麦汁漩沉结束后,经过板式换热器,使麦汁温度冷却到发酵所需要的温度,进入发酵罐。
、麦汁冷却与充氧
煮沸的麦汁漩沉后,麦汁应迅速冷却。酵母只能在低温下繁殖,将麦汁冷却至工艺要求的发酵温度。使麦汁温度达到酵母接种的要求。。
麦汁降温一般采用板式换热器进行降温。介质是自来水、冷媒水。换热器的大小主要根据糖化设备的大小来定。一段换热器,还是双段换热器是根据制冷系统的完备性来定。
麦汁冷却后,对麦汁进行充氧,酵母只有在吸收充足的氧气后,才能合成其繁殖所需要的物质。充氧结束后添加酵母。
三、发酵系统
发酵系统主要是发酵罐组成。麦汁在发酵罐里发酵成啤酒。发酵罐具有降温功能和保温功能。发酵罐从里到外有:内胆、降温冷却夹套、保温层、外皮。控制系统根据发酵设定的温度,控制发酵罐啤酒的温度。制冷系统的冷媒为降温介质。
啤酒发酵是一个复杂的生化和物质转化过程,酵母的主要代谢产物是乙醇和二氧化碳,同时形成一系列发酵副产物,如醇类等物质。 这些物发酵产物决定了啤酒的风味、泡沫、色泽和稳定性等各项理化性能,赋予啤酒典型特色。
根据传统方法,啤酒发酵过程分前发酵和后发酵两个阶段。
四、制冷系统
制冷系统主要功能是为漩沉后麦汁的降温和发酵降温提供冷源。主要设备由:冰水罐,冷水罐,制冷机组成。
五、CIP系统
啤酒厂普遍采用原位清洗法对设备进行清洗和灭菌,即在密闭环境下,不拆动设备零件或管件,对设备进行清洗及消毒的过程。
设备越大,清洗设备的要求越高。根据设备大小及要求进行CIP设备的配置。
六、控制系统
主要是指各个系统的电控、半自动、自动控制。糖化系统的控制,发酵系统、制冷系统的控制等。小型设备的控制比较简单,价格相对便宜。大型设备设备的控制要求较高,自动化水平及复杂程度较高,成本也高。
七、罐装系统
灌装设备主要是指啤酒发酵成熟后的酒液进行后续处理包装。简易的灌瓶机、灌桶机、洗桶机;自动化较高的灌瓶机和易拉罐罐装设备。以及过滤设备、包装设备等。大型工厂需要高浓稀释设备等。
八、辅助设备
辅助设备泛指除了以上系统之外的设备。如果蒸汽锅炉提供蒸汽系统。酿造用水的水处理设备。以及气体系统等配套设备。
第二部分:啤酒设备的选择
啤酒设备的选择主要考虑两个方面:
1、设备的酿造工艺技术配置要求。
2、设备的大小和产量要求。
产量大小取决于糖化设备的大小和每天的糖化批次;以及发酵罐的大小和数量。
一、啤酒酿造工艺和设备配置的关系
啤酒设备的酿造工艺主要考虑糖化工艺的要求和设备功能要求的匹配。主要涉及三个方面:
1、糖化工艺是煮出法还是浸出法的选择问题。
2、热水洗糟,还是冷水洗糟问题。
3、设备加热方式:是电加热,还是蒸汽加热,还是直火加热?
电加热还是蒸汽加热主要涉及成本问题和糖化工艺问题。
电加热:在糖化设备罐体内安装电加热管,通过电能直接加热;烧热水,煮沸麦汁。电加热适用“兑醪法”不适合用“逐段升温”。1吨以上的设备不建议用电加热。
电加热管
蒸汽加热:糖化设备内胆外侧装有蒸汽夹套,另外配套蒸汽锅炉通过蒸汽加热。
直火加热:糖化设备下面有炉膛,烧天然气或煤炭。现在直火加热设备主要是烧天然气。国外有些地方,蒸汽发生器的价格奇高,为了降低设备采购成本选用直火加热。
电加热、蒸汽加热在操作上讲:蒸汽加热设备清洗简单,电加热维护费事。糖化设备,建议用蒸汽加热。
电加热只能用兑醪法,不适用逐段升温法糖化。电加热的维护要比蒸汽加热麻烦点。电加热是局部高温,加热不均匀。
在投资成本上:电加热与蒸汽加热相比省一个锅炉的钱。
综上所述购买中小型啤酒设备的配置要求及工艺建议:
1、逐段升温糖化。2、热水洗糟。3、蒸汽加热。
二、啤酒酿造设备的大小选择及产量计算
啤酒酿造设备的产量取决于糖化设备的类型、大小,每天糖化的批次;发酵罐的大小、数量,以及啤酒的发酵周期。同时考虑场地面积、房屋高度以及水电气情况。
、糖化设备的类型、大小、酿造批次和产量计算
中小型啤酒设备的糖化系统主要类型:
两器糖化;
两罐三器糖化;
两器+热水锅;
三器糖化+热水锅;
四器糖化+热水锅。
糖化设备,糖化一批次,从麦芽粉碎到麦汁进发酵罐的时间7-8小时。酒店、酒吧、酒坊、餐吧用自酿啤酒设备和精酿啤酒糖化设备类型一般选用500L或1000L的两器、两罐三器、两器+热水锅。一天糖化1-2个批次。考虑到人工及劳动强度等因素,实际一天一个批次。
工厂型啤酒设备多器糖化设备,倒班生产,多批次糖化。三器糖化一天24小时候可以糖化酿造三个批次。四器糖化一天24小时候可以糖化酿造四个批次。
糖化设备的大小和糖化最高批次能力决定设备的最大产能。举例说明:
2吨两器糖化,最多可以达到4吨日产量。
2吨三器糖化,最多可以达到6吨日产量。
2吨四器糖化,最多可以达到8吨日产量。
投资建议:糖化设备的大小及类型根据个人场地、产能要求及投资预算考量。糖化设备越大对能源消耗越高,投资成本也高。但是后期改造成本也相对较高。可以考虑前期糖化能够一步到位。预留扩产空间。
、发酵罐大小及数量。
日产量=发酵罐的容积×发酵罐的数量÷啤酒发酵时间
糖化设备和发酵罐的容积可以是1:1,1:2……发酵罐的容积是糖化的倍数关系。简单的讲24小时之内,糖化完成的麦汁装满发酵罐发酵。
艾尔及小麦啤酒的发酵周期为1-2周,大麦及拉格啤酒的发酵周期为2-4周。发酵周期平均按12天计算。以500L发酵罐为例。
即:日产量=发酵罐的容积×发酵罐的数量÷啤酒发酵时间
投资建议:小型啤酒设备主要指酒店、酒吧、餐饮以及酒坊所用的自酿啤酒设备和精酿啤酒设备。发酵罐以500L和1000L为主。前期发酵罐数量可以少上,6-8个。后期扩产加发酵罐相对容易。
中小型啤酒厂的投资建设也是分期建设为主。这样前期资金投入压力、市场销售压力相对较小。等生产稳定,市场扩展后再做扩产准备。
啤酒酿造有多种工艺,啤酒设备属于非标设备。目前没有统一的国家标准,也没有统一的行业标准,都是企业自身标准。这是根据市场关注的问题,结合我们专业经验,对整套系统进行提纲式的解释和说明。
如果您在考虑进入自酿啤酒或精酿啤酒行业。不管是投资酒吧、酒坊、餐饮还是中小型啤酒厂。都需要对啤酒酿造工艺和设备工艺配置要求有清晰的认识。如果有疑问,请与专业人士和厂家进行详细沟通。山东天泰啤酒设备有限公司作为专业的啤酒设备生产服务商。给您提供前期专业的技术咨询、根据啤酒酿造工艺等要求进行设备的设计、生产、安装、调试等服务。