12第四章 麦汁煮沸.doc

98第四章 麦汁煮沸第一节 麦汁煮沸过程中的基本问题一、麦汁煮沸过程中的物质转化图 4.1 麦汁煮沸过程中的物质转化示意图满锅85℃冷却前麦汁质量·浓度 ·灭菌·灭酶·蛋白质絮凝-可凝固性氮-MgSO4-N·酒花异构化·酒花香味溶解·DMS-P的分解·DMS的驱除·氧化·热负荷-硫代巴比妥酸值（TBZ）-含 N-杂 环 化 合 物·脂肪酸的转化·单宁的反应 -pH值的下降 -色度的增加-香味物质 的形成和不良气味的驱除能源消耗啤酒石脉冲对流死区剪切力蒸发速度·类黑精·含N- 杂环化合物·羰基化合物蒸汽回收无冷凝水回锅无空气带入冷凝水环保负荷? -水分蒸发-DMS-酒花油-其它不良香味物质99二、麦汁煮沸的总体目标图 4.2 麦汁煮沸的总体目标二、煮沸：节能－质量－环保的统一性1．麦汁生产节约能源的措施（1）使用溶解良好的麦芽，采用快速糖化方法；（2）DMS －P＜5000ppb；（3）良好的粉碎，麦皮体积＞1000ml/100g；（4）改善锅炉，热效率＞95%；（5）较高的下料温度，浸出糖化法，采用追加热水法；（6）板式换热器的换热效率＞95%；（7）糖化容器至板式换热器所有管道要求保温；（8）煮沸锅的加热面积要大；（9）蒸汽回收；（10）采用低压煮沸，以利热能回收；（11）DMS+DMS －P 作为指示值，确定最低蒸发量；（12）增加糖化批次；（13）确定必须的最低蒸发量；（14）确定热水的需求；（15）确定煮沸时的热负荷。

2．煮沸设备的技术水平：（1）降低蒸发系数 6～10%；（2）带强制对流的内煮沸器有明显改善；（3）蒸发器外表面有明显改善；（4）提高煮沸温度到 102～108℃；（5）回路：连续煮沸和乏汽压缩机；（6）改善拔汽筒（热能回收至 95%，热水温度与乏汽之温度差为 2℃） ；（7）优化的热能贮存系统；现代设备低能耗 环境保护产品质量低压煮沸100（8）所有冷凝水从蒸汽管中导出；（9）质量参数的改进，开始加热→进入板式换热器；（10）DMS ，硫代巴比妥酸值(TBZ) ，可凝固性氮；（11）控制氧的进入；（12）优化处理→避免空穴和剪切力的作用煮沸的总体目标：总蒸发量为 4%3．煮沸存在的基本问题（1）尤其是麦汁加热时的温度很难均匀一致；（2）麦汁加热时，过高的热负荷值；（3）过强烈时可凝固性蛋白质的沉淀太多，影响啤酒泡沫；（4）较高的蒸发量，目的是将不愉快的香味物质如 DMS 的驱出；（5）管道和加热管上形成啤酒石和污垢→造成一系列反应，形成含 N—杂环化合物；（6）煮沸开始时的脉动/脉震现象；（7）优化降低热能消耗和能源回收技术4．煮沸时在经济学方面存在的物理问题（1）加热表面的材质，热能传导；（2）临界面的温度－对流性；（3）加热界面结垢或污物覆盖；（4）麦汁酸化；（5）冷凝水－气体扩散；（6）啤酒厂所处的位置（住宅和商业区） ；（7）麦汁煮沸与总热负荷的关系。

三、煮沸前后的热负荷值啤酒石的产生是导致热负荷值偏高的原因之一对于煮沸时所发生的一系列化学反应而言，麦汁煮沸前、后的热负荷起了重要的作用麦汁的总热负荷与氧和催化剂共同作用，损坏啤酒质量图 4.3 麦汁煮沸时的热负荷四、煮沸时的外蒸发面1．外蒸发面越大, 其蒸发出的不良香味化合物则越多2．改进的出发点:（1）对防溢罩进行改进；（2）清洗球；（3）麦汁切向导入；（4）锥面煮沸→麦灵（Merlin）煮沸；（5）真空减压技术催化剂如铁离子麦芽生产时的热负荷糖化的热负荷过 滤热负荷煮 沸热负荷麦汁处理热负荷氧化催化的多酚氧化酶（最高至80℃失活）101五、传统煮沸与现代煮沸的对比表 4.1项 目 传 统 方 法 现 代 方 法最低煮沸时间 （min）60 50～60总蒸发量 （%）6～7 4（洗脱技术）煮沸强度 （%）7～10 变化平均酒花煮沸时间 （min）40～50 40异构化率 （%）50～60 60～65香型酒花的添加 （%）20～30 热麦汁泵出前 加入预冷却的麦汁加热时间 （min）（72～100℃）15～20 使用第一能源使用第二能源麦汁泵出时间 （min）100℃）下煮沸。

这就是说：在饱和状态下，煮沸温度（蒸汽温度与之相等）取决于压力，下面的水蒸汽图可以8090100110120130120 134 152 159 176 180饱 和 蒸 汽 温 度 [℃ ]煮沸器内壁温度[℃]图 4.10 蒸汽温度与煮沸器内壁温度111对此加以说明（在饱和状态下） 由 图 4.10 可 以 看 出 ， 压 力 越 大 ， 则 沸 点 越 高 在麦汁煮沸锅 中 ， 由 于 麦 汁 具 有 一 定 高 度 (产 生 液 压 )， 因 此 会 导 致 沸 点 高 于 100℃ 如 果麦 汁 高 度 为 2.5m， 那 么 就 意 味 着 煮 沸 锅 底 的 麦 汁 处 于 25kPa 的 过 压 下 ； 也 就 是 说 蒸 汽压 力 为 125kPa， 从 上 表 可 知 相 应 沸 点 为 106℃ 所 以 在 煮 沸 锅 底 的 各 处 就 会 形 成 气 泡并 向 上 翻 腾 ， 使 麦 汁 处 于 运 动 状 态 ， 并 可 排 除 不 希 望 的 物 质 过 压 为 0.2～ 0.3 MPa的 蒸 汽 (133～ 143℃ )被 导 入 蒸 汽 夹 套 中 ， 把 它 的 热 量 传 给 麦 汁 ， 使 麦 汁 沸 腾 而 蒸 汽 自 身被 冷 凝 。

2．加热界面的温度传导现代煮沸锅均采用不锈钢制作，使用的饱和蒸汽的压力对麦汁加热起决定作用3．啤酒石对加热界面的影响由于麦汁中含有大量的糖和蛋白质等物质，极易受温度的影响，在高温时会形成焦糖和焦糊物质，粘附在加热表面上，其不但降低了煮沸锅的煮沸效率并造成能源的浪费，而且还产生影响啤酒质量的含 N－杂环化合物，进而产生不良的煮沸气味（见图 4.12） 焦糊物质对啤酒的影响如下：·焦糊物质的存在会导致临界表面温度的提高；·形成含 N－杂环化合物→煮沸味；·焦糊物质形成的参数：－麦汁流速＞5m/s；－湍流； －麦汁组分：草酸盐，钙焦糊物质会加速啤酒中老化物质的形成，在啤酒发酵过程中产生过多的不期望的醛、高级醇和酯类化合物，使啤酒的风味受到影响因此，焦糊物质应即时清除，减少其对啤酒的不利影响（见图 4.13，图 4.14） 麦汁蒸汽不锈钢0.8MPa 饱和蒸汽不锈钢蒸汽 麦汁0.3MPa 饱和蒸汽图 4.11 蒸汽加热煮沸锅蒸汽侧与麦汁侧的温度变化158℃126℃142℃140℃100℃过热麦汁，形成含N杂环化合物蒸汽麦汁图 4.12 有/无焦糊物质的加热界表面温度对比焦糊物质1122． 蒸 汽 煮 沸 锅 的 装 备为保证良好的加热效果，必须注意下面几个基本问题（见图 4.15） 。

为了防止蒸汽热量损失蒸汽必须用带有隔热层的蒸汽管道（1）引入煮沸锅在蒸汽进口阀（2）之后有一个蒸汽减压阀（3） ，它将蒸汽减压到许可的压力，一般煮沸锅蒸汽压力为 0.2～ 0.3 MPa如果进入锅内的新鲜蒸汽压力为 1.5 MPa，煮沸锅肯定会破裂，因此减压阀的设置非常必要通过带有保温层的蒸汽环管（4）使蒸汽均匀地由许多小蒸汽（5）管进入煮沸锅夹套内（6） 蒸汽夹套也带有保温层，以防热量损失蒸汽夹套作为一个压力容器，根据法规必须装有安全阀（7）和压力表（9） 在煮沸开始时，必须用蒸汽赶走夹套中的空气由于空气比蒸汽轻，因此可通过焊接在夹套上部的 1～4 个排气管排气排气管在糖化车间上部的某一位置再汇合，各端点连有一个排气阀（8） 在煮沸开始及煮沸过程中，这些排气阀要一直排气到有蒸汽出来为止，以此确保夹套中的空气全部被排放干净煮沸结束时要将这些排气阀打开，以避免因夹套中蒸汽冷凝而形成真空，真空会使锅底吸瘪如今这些操作已实现自动化在麦汁和蒸汽之间存在热差，此热差可通过传热的煮沸锅底而得以平衡麦汁被升温加热，而蒸汽则被冷凝成冷凝水冷凝水比蒸汽重，他们聚集于夹套的最底位置由于冷凝水再也没有热量传递，因此它可通过冷凝水排管（10）进入汽液疏水器被排出。

疏水器（11）位于夹套底部，它只让水通过而不让蒸汽通过疏水器大多利用浮漂工作原理冷凝水最终通过冷凝水排出管（12）排入收集罐中冷凝水为纯净水，可将它作为锅炉用水而重新注入锅炉中最初的夹套式煮沸锅如今天已经消失，取代它的是焊接于锅底的半圆加热管带有内加热器或外加热器的低压煮沸锅，目前已成为啤酒厂首选的煮沸设备0246810121416[μg/L]无 焦 糊 物 少 量 焦 糊 物 较 多 焦 糊 物吡 咯草 酸 盐吡 嗪图 4.13 焦糊物质的形成与含 N-杂环化合物和碳酰020406080100120VA NA 1 2 4 8 24 48 72 96发 酵 时 间 [小 时 ][μg/L]辛 醛辛 醇醋 酸 辛 酯图 4.14 焦糊物质对发酵中风味物质形成的影响113图 4.15 带夹套的蒸汽煮沸锅1－蒸汽进口 2－蒸汽进口阀 3－减压阀 4－环管 5－夹套进管 6－夹套 7－安全阀 8－排气阀 9－压力表 10－冷凝水排管 11－疏水器 12－冷凝水排出管3．煮沸锅的形状和材料随着时代的发展，煮沸锅的形状也在不断变革最早的蒸汽球形煮沸锅诞生于 1890 年然后又将煮沸锅底的中央向上部拱起，以便形成由内到外良好的麦汁沸腾。

在这之后，出于同样的目的，又在煮沸锅中安装内加热器，借助压力（直到 0.5MPa，158℃）的蒸汽对麦汁进行煮沸，以促进蒸发图 4.16 展示了一个传统麦汁煮沸锅的详细结构，这种煮沸锅在许多啤酒厂仍可见到这类锅的蒸汽夹套被分为两个加热区，内加热区使用较高压力的蒸汽，达到较高的温度以使麦汁剧烈煮沸图 4.16 两个加热区的老式煮沸锅1－排汽筒 2－排汽筒风门 3－冷凝水排出管 4－锅盖 5－人孔6－照明灯 7－麦汁进入管 8－温度表 9－浮式测量标尺 10－搅拌器11－搅拌传动装置 12－打出麦汁阀 13－进入酒花添加器的麦汁阀14－蒸汽入管 15－外区蒸汽阀 16－外区减压阀 17－外区的蒸汽压力表及支管18－外区的绝热蒸汽环管 19－外部蒸汽夹套 20－绝热保温层21－外区排气管 22－外区排气阀 23－外区压力表 24－外区冷凝水排出管25－外区汽水分离器 26－内区蒸汽阀 27－内区减压阀 28－内区蒸汽压力表及支管29－内区蒸汽入管 30－内区蒸汽夹套 31－内区排气管 32－内区排气阀 33－内区压力表11434－内区冷凝水排出管 35－内区汽水分离器 36－流入收集罐的冷凝以下是对有两个加热区的老式煮沸锅的进一步说明（选择性说明） 。

表 4.4部 件 作 用 说 明排汽筒（1） 排出水蒸汽 水蒸汽发效率越高，则排汽筒越粗排汽筒的直径一般为煮沸锅直径的 1/6排汽筒风门（2） 调节水分的蒸发 在升温时，如风门处于打开位置，则会产生不必要的热量损失通过节流阀可减少此热量损失冷凝水排出管（3） — 排汽筒中的冷凝水通过此管道流出由于水很脏，因此要收集后再排出锅盖（4） 为防止热量损失，而将煮沸锅盖住出于美观的原因，大多用铜材制作不过从热技术角度来说，用铜材不合适，因此几乎都使用不锈钢入孔（5） 打开此门，以便检查煮沸锅内的情况，及维修时供人进出采用轮式双拉门照明灯（6） 检查煮沸锅的内容物 此灯必须用防水罩包起来麦汁进入管（7） 麦汁从过滤槽经此管道进入煮沸锅从过滤槽到煮沸锅的管道必须以最短距离安装因此煮沸锅总是密封很严并处于过滤槽之下，这。