随着啤酒向淡爽型发展,高浓稀释已被普遍采用,生产企业都面临着CO2的需求量愈来愈大的情形。脱氧水和高浓稀释过程充入的CO2的质量对啤酒的影响受到更大的重视,除了需要外购食品级CO2外,主要还是要靠回收发酵产生的CO2来解决,因此对回收及制备过程的质量控制的好坏,以及采用的回收设备所能达到的纯度,决定了CO2的品质。
一、涉及CO2回收质量的控制点:
1.CO2回收时间的确定
对不同的CO2回收设备来说,其纯度的要求与CO2回收系统的模式和不同厂家可达到的处理效果而定,详见表1:
表1 CO2回收系统的模式对纯度的要求
CO2回收浓度(%) CO2最终浓度(%)
普通回收系统 95~98 99.96~99.98
低氧回收系统 90 99.998
高低纯度回收系统 65 99.998
不同的系统对回收的浓度的要求不同。而另一方面回收时间与发酵工艺关系密切,主要的影响因素如下:
1.1麦汁的充氧量
麦汁的充氧量太大,氧的耗尽时间要长,相比正常回收时氧的浓度就高, CO2的回收纯度就低;麦汁的充氧量低,氧不够酵母增殖的需要,发酵起酵的速度慢,生成的气体量少,CO2的回收纯度也低。
1.2酵母的添加量和添加时间
酵母的添加量多,起酵就快,CO2的回收时间就可相对早些,酵母添加的采取的添加方式即时间的改变,都会影响CO2的回收时间,而以一次性在第一锅麦汁进罐时添加,回收的时间可以早些。
1.3麦汁进罐的温度
麦汁进罐温度高,发酵相对要快,回收的时间一般都要早些。
1.4酵母菌种
不同的酵母菌种,其发酵起酵的速度不同,CO2的回收时间也有差别。
对上述因素的改变,都可能影响CO2的回收时间,如不进行纯度的检测确定最佳的回收时间,势必要对CO2回收的质量造成影响。
2.CO2除泡的控制
CO2除泡器用于去除气体通过回收管道可能夹带的泡沫,通过新鲜水的不断补充喷射,一方面保证可能夹带泡沫的彻底去除,另一方面先期排除一部分水溶性不纯物质,特别是乙醇。新鲜水补充的及时性和保证洗涤球的喷射以扩大水与CO2气体的接触面,对减轻后续气体洗涤器去除乙醇等物质的压力较为重要。
3.CO2气体洗涤器的控制
CO2气体洗涤器主要用于去除乙醇、以及一部分乙醛、硫化氢(H2S)和二甲基硫化物(DMS)等物质,去除的效果同样决定于水洗的控制,对回收气量较大时,新鲜水的补充要多些,以保证主要去除乙醇的效率。因为对残留的乙醇进入活性炭过滤器,由于活性炭对乙醇的吸附能力远远超过硫化氢等,产生的负效应将影响到对硫化氢等异味物质的吸附,可见气体洗涤器中保证尽可能多地排除乙醇具有非常重要的意义。
4.活性炭吸附
经压缩的CO2气体进入活性炭吸附,活性炭每次吸附后再生的时间一般厂家已预先设定好,但要视吸附量进行考察,办法可通过对再生前和再生后的气体用一定量的冰水进行饱充对比,有条件的可使用气相色谱仪进行检测,看其中乙醛、DMS、乙酸乙酯、正丙醇等含量的变化情况,也可直接进行品评对比,以更好的评估确定再生的时间是否合理;另一方面活性炭经过重复再生,到一定的程度吸附能力会显著下降,需要全部更换,一般使用1~2年要强制更换。因此对出口气体的气味进行定期跟踪检查是防止出现异味的根本手段。
5.CO2干燥
CO2气体的干燥主要取决于器内的分子筛,其去除残留在CO2气体中的水蒸气的含量降低,防止结冰、堵塞阀门和保证管道排出的CO2的露点低于CO2冷凝温度,对干燥的时间不要轻易缩短,对电热装置是否有效进行再生要注意检查。
6.CO2的液化
在经一系列处理后的CO2气体中含有不凝性的气体,一起进入液化器中,CO2气体被液化,不凝性的气体随后被排除。走列管内的CO2气体冷凝到-15℃以下时,转成液体-27℃进入储罐。制冷效果决定液化效果。
7.不凝性气体的排除
对普通的CO2回收系统排出的气体中,所含的CO2浓度较低氧回收和高低纯度回收系统高,纯度可达95~98%,在排放的设定上及时排除不凝性气体特别是高浓度的氧十分重要,不要为减少浪费随意降低排放频率。
二、低氧系统和高低浓度回收系统取代普通回收系统的优越性
从表1中我们可以清楚地看到低氧系统和高低浓度回收系统对发酵回收的CO2的纯度要求较低,其优越性,单从经济性方面的考量,时间不用很长就可见效益,而从质量方面来看,其对溶解氧的降低较为显著,详见表2
表2 碳化过程的溶解氧(每升啤酒添加1克回收CO2)
CO2纯度(%) O2浓度(ppm v/v ) 溶解氧(ppm w/w )
99.998 <5 <0.004
99.99 10~30 0.008~0.022
99.97 30~90 0.022~0.065
99.90 90~300 0.065~0.217
99.70 300~900 0.217~0.650
对普通回收系统回收的CO2的氧含量要比低氧系统和高低浓度回收系统高出近180~610ppb的氧含量。这部分氧的降低对啤酒质量的影响是不言而喻的。
三、结论
在当前日愈重视质量和发展循环经济,低氧系统和高低浓度回收系统取代普通回收系统是大势,利用新技术以较少的资金进行设备的改造,从而达到节能降耗又提高质量的目的,是值得众多啤酒厂考虑的。而重视回收过程的质量控制,是保证充入啤酒中的CO2不出问题的前提。
参考资料:
(略)