啤酒工厂发酵及滤酒设备简介啤酒工厂发酵及滤酒设备简介

啤酒发酵系统和酵母添加

酵母添加和发酵系统是啤酒酿造过程中最重要的、对
啤酒的风味组成具有决定性作用的系统，在此系统中
包括酵母扩大培养系统、酵母回收与添加系统、发酵
与贮酒系统等，在这个系统的装备中，近一些年来虽
无什么重大变化，但在部分设备上也有了不少改进，
例如，大罐的结构、大罐组合发酵的选择和酵母的管
理等方面，分别介绍如下:

圆柱锥底发酵罐(C.C.T)

⑴该罐具有锥底，锥底夹角70°, 主发酵后回收酵母方便。
⑵罐身具有冷却夹套，冷却面积能够满足工艺上的降温
要求。一般在圆柱体部分，视罐体高度，可分设
2~3段
冷却，锥底分设有一段冷却，便于回收酵母。
⑶圆柱锥底罐是密闭罐，可以回收二氧化碳，也可以用
二氧化碳洗涤
⑷可以做发酵罐，也可以做贮酒罐。

圆柱锥底发酵罐(C.C.T)

⑸罐内的发酵液，由于罐体高度而产生二氧化碳梯度，以
及冷却方位的控制，可以形成自上而下或自下而上的自
然对流。罐体越高，对流作用越强。罐体越高，对流作
用越强。对流情况与罐体形状、大小和冷却系统的控制
都有关系。一般来说，罐体高度也应适当控制，以免对
流过盛，形成搅拌发酵，影响酵母沉淀和酒的质量。
⑹圆柱锥形罐具有相当高度，凝聚力较强的酵母可以沉
淀，较差的酵母就需要离心分离。
⑺圆柱锥形罐适用于下面发酵。

大罐冷却系统

.
发酵罐冷却方式：
半圆管式冷却带：冷媒采用酒精水
蜂窝板冷却带：冷媒采用氨制冷
.
发酵大罐的冷却可以使用冷媒水或者氨直接蒸发进
行，但是过去各个冷却段都只有一个进口、一个出
口，需要冷却的液体数量却非常大，这样，不仅导致
进出口温差比较大，而且不同层面的液体接触到的冷
媒温度很不一致, 引起罐内液体对流效果比较差, 在
低温贮酒时局部还会发生结冰的现象。

大罐冷却系统

.
近代对发酵大罐的冷却段的进出口进行了改进：即多
头进、多头出。
.
一方面可以降低冷媒的进口温度和进出口温度差，另
一方面，罐内液体对流情况大有改善，液层之间的温
度差也减小了。
.
考虑到低温贮酒时罐内液体温度相对比较低和容易发
生结冰的情况，因此将贮酒阶段用于冷却的冷却段设
计在最上部。因为，不管在何种情况下，大罐的最上
部温度总是{zg}的，这样，一方面可以满足温度控制
的要求，另一方面可以关闭下部冷却段，防止出现下
部低温区发生结冰的现象。下图一、二、三分别为多
头冷却段的示意图和结构图：

图一多头冷却段示意
图

图二: 多头冷却段实样照片图二: 多头冷却段实样照片

图三：各种冷却段结构形状

大罐发酵技术—一罐法

一罐法存在的问题：存在温度均匀性问题、酵母回收
和自溶问题、封罐形成的罐顶压对酵母细胞壁的过高
外压问题、冷却速率问题等。

大罐发酵技术—两罐法

.
大罐发酵的两罐法原来就是大罐发酵的工艺之一, 但是,
近代越来越推崇使用这种大罐发酵工艺，这是在一罐法
暴露出许多问题以后形成的一种新的认识。
.
先在一个大罐添加酵母进行发酵，并充分回收CO2, 以
降低罐压, 发酵结束以后立即回收酵母, 再用回收的CO2
进行洗涤以排除生青味、加速还原双乙酰, 同时进行降
温，在6 ~ 7°C进行适当温贮, 再通过一个离心机、一
个薄板冷却器进行倒罐，在倒罐过程中可以添加各种澄
清剂、稳定剂，进行后处理，冷却到0 ~ -1°C进行冷
贮, 就可以进行过滤了。

大罐发酵技术—两罐法

.
两罐法克服了一罐法存在的许多问题，可以获得较好
的发酵效果，同时可以缩短大罐生产周期和有比较好
的非生物稳定性，所以是一种比较好的发酵方式。
.
缺点是会增加损耗，有可能增加溶解氧和可能发生污
染, 所以在生产纯生啤酒时要注意这些方面的问题。

酵母扩大培养系统

酵母扩大培养系统

酵母扩大培养系统说明：

1）近代的酵母扩大培养可以分为一罐法、两罐法、三
罐法等许多种，但大多倾向于使用两罐法, 其中小罐
作为留种作用的种子罐。过多的扩大级数对系统的消
毒xx会提出更高、更严格的要求, 而且会有较高的
投资费用。
2）在扩大培养的起始阶段，提供足够的营养条件和进
行严格的消毒灭菌对整个酵母扩大培养过程都是十分
重要的。
3）使用旋涡槽送出的麦汁经冷却器冷却后进入培养罐,
或者直接在培养罐中冷却(前提是罐中没有种子酵母)。

酵母扩大培养系统

酵母扩大培养系统说明：

4）扩培过程的通风(充氧) ：建议在接种后的24小时
内，每15分钟通风一次, 后24小时，可以按每5分钟通
风一次,每次通风5分钟左右, 通风操作可以在计算机
自动控制下进行。
5）培养细胞密度：最终的扩培酵母细胞数目标一般控
制在每毫升不少于1亿个,但不超过1亿5千万个。
6）其它比较理想的数据：死亡率 :小于1% , PH : 3.8
~ 4.2 , 酒精含量 : 1 ~ 1.5%(m/m) ,CO2含量: 0.05 ~
0.15%(m/m)。

酵母扩大培养系统

酵母扩大培养系统说明：

7）另外，为了确保加入冷麦汁中的酵母中，活性酵母
细胞的{jd1}数能得到xx计量，应该在酵母添加器或
管道上能对活性酵母细胞进行计数添加，可以安装一
个活性酵母细胞计数器，下图就是一种测量仪器的示
意图和实样照片图:

成品啤酒的过滤

成品啤酒的过滤

目的：
使啤酒中的固体颗粒去除，使啤酒达到
澄清透明，富有光泽的程度。

但通过自然澄清不能达到所要求的程
度，因此必须通过机械方法进行处理。

啤酒工艺学

啤酒机械澄清的方法粗分两类：

啤酒过滤机过滤和啤酒离心机分离。

由于采用下面酵母发酵，酵母凝聚性较
好，因此采用过滤去除固体颗粒。

普通啤酒过滤系统

.
一般完整的啤酒过滤应包括硅藻土过滤
机、pvpp过滤机和捕集精滤系统。
.pvpp目前主要有烛式和圆盘式两种。
.
精滤系统主要有板框式纸板精滤和滤芯
筒式精滤系统。

.
传统的板框式由于价格便宜，现仍受国内许多
啤酒企业的青睐。但板框式自动化程度低，劳动
强度大，半开放式系统(不利于微生物控制且有
二氧化碳溢出)。
.
目前烛式过滤机已能国产，其主要性能可满足
生产要求。因此可选用硅藻土烛式过滤机。
.
精滤系统应选用滤芯筒式精滤系统，它与传统
的纸板精滤相比具有设备简单，占地面积小，操
作容易，单位过滤面积通量大，滤材容污量大，
过滤寿命长，过滤精度准确等优点。

.棉饼过滤机
.
过滤速度慢
.
酒液的残留较多
.
实际操作中有洗棉、装棉、压棉等，
劳动强度较大
.
不太适应中、大型啤酒厂的生产能力
.
国内目前已很少采用这种方法
啤酒工艺学

.硅藻土过滤机
.型式较多
——主要有板框式、圆盘式、烛式三种
.过滤能力强，劳动强度也较低
.是当前应用最为广泛的一种过滤方法
.粗粉和细粉按一定比例添加，进行预涂
.操作中可以不断添加助滤剂进行补土
啤酒工艺学

硅藻土烛式过滤机操作工艺

1. 先用硅藻土颗粒直径和其含量为>50μm, 20%~25%;
5~50 μm, 60%~70%和<5 μm,5%~10%组成的硅藻土进行
预涂，用土量为800~1000 g/m2。

2. 在滤酒过程中，在啤酒中添加部分硅藻土，连续更新过滤
床保持稳定的压强和过滤速度。此时用硅藻土颗粒直径和
其含量分别为>50 μm，5%~10%；5~50 μm，40%~50% 和<5
μm，40%~50%组成的硅藻土，用量为80~100 g/100 L(根据
啤酒中所含悬浮粒子的大小和浓度而定)。
3. 在调和硅藻土时，为了有利于微生物的控制管理和啤酒防
氧化，可用脱氧水作调和剂，用二氧化碳备压。

.纸板过滤机
.是棉饼过滤机的扩展，但过滤介质比棉
饼有较大的改进
.以精制木材纤维、棉纤维、石棉及硅藻
土按一定比例压制而成
.强度大、过滤速度快
.一般作为啤酒的精滤机使用
啤酒工艺学

.无菌滤膜过滤法
.以合成纤维和塑料制成的微孔滤膜为过
滤介质
.滤膜孔径有0.22.m，0.45.m，0.60.m等
.是生产纯生啤酒的过滤方法
.对进入微孔滤膜前的酒液中的xx含量
和冷凝固性物质的含量有较高的要求
啤酒工艺学

啤酒{zx1}过滤系统及设备

.
近代啤酒过滤系统较之过去有了很大的发展，除了已
有的板框式、水平盘片式、垂直叶片式和烛式等过滤
机以外, 又在此基础上发展了膜过滤、深层过滤、错
流过滤、袋式过滤以及稳定过滤器等，同时还对原有
的一些过滤机作了很大的改进, 如烛式过滤机的烛芯、
水平盘片式过滤机的刚性过滤面、硅藻土过滤机与精
滤机的组合方式等，下面介绍一些{zx1}的过滤机形式：

1)浊式过滤机及复式过滤系统

2）深层过滤系统(MMS)
这种过滤系统有以下几个特点：

1) 这种过滤机使用一种特殊的呈“V”字形的微孔过滤垫
(滤饼)进行过滤, 这种过滤垫由纤维素和硅藻土制
成，其过滤孔径随着过滤层的垂直方向由大到小, 所
以又称为深层过滤, 其最小的孔径可以做到进行无菌
过滤的要求，因此，这类过滤机可以用于精过滤和无
菌过滤,图一是这种过滤机过滤板的结构示意图:

2）深层过滤系统(MMS)
2)这种过滤机没有使用容器，可大大减少啤酒的过滤损
失，用水量也少；由于是垂直设计，这样占地面积就
比较小，其整体设计比较合理，因此，没有过滤与清
洗的死角, “V”字形的过滤垫可以加大过滤的表面积，
不仅使过滤液分布比较均匀，而且可以提高过滤流
量；另外，这种过滤机在过滤以后，可以多次反冲洗
和再生，每个过滤垫可以重复使用多次，直至需要更
换的时候。
3)这种过滤机可以使用各种不同的过滤垫(分A型,B型与C
型等多种）,分别用于精过滤、灌酒机前的精细过滤和
无菌过滤,还可以自动操作。

组合稳定系统(CSS)

组合稳定系统(CSS)是以一个过滤腔为中心的过滤系
统，精密加工而成的过滤腔内充垫了一种称之为
“聚琼脂
多糖”的吸附剂, 其颗粒大小在100 ~ 300微米之间，可以
吸附蛋白质和多酚物质, 在进行再生的时候，蛋白质和多
酚可以从吸附剂上卸下、移走，吸附剂可用NaCl和
NaOH再生几百次，所以，这种吸附剂不仅可以重复再
生、重复使用，而且有效期可达三年之久。
CSS系统可
以进行自动控制，对吸附剂不同吸附能力情况下的啤酒
自动进行吸附程度的调节, 既可以使啤酒的蛋白质与多
酚不至于吸附过度，又可以延长吸附剂的使用寿命
, 图
一、图二、图三和图四分别为CSS系统相关图示:

图一:吸附剂的电子显微镜照片图和作用原理图图一:吸附剂的电子显微镜照片图和作用原理图

图二: CSS系统的过滤和再生流程
图，包括过滤过程的啤酒质量调
整曲线
图二: CSS系统的过滤和再生流程
图，包括过滤过程的啤酒质量调
整曲线

图三: CSS系统的实样照片图
(不同流量要求、不同控制要求的过滤机实样)

错流过滤

.
“错流过滤”是近xx发陶瓷微孔过滤膜(主要成分为三氧化
二铝或氧化锆)之后开发的一种新型过滤装备.
.
从下图可以看出，错流过滤是在流动过程中完成浊液过滤
的，因此，在过滤表面不形成沉积层, 着是与常规过滤最
大的区别。
.
常将错流过滤称为“动态过滤”, 而常规过滤称为“静态过滤”。
.
错流过滤的{zd0}优点是不需要助滤剂, 根据不同的膜的孔
径可以分别进行精过滤和无菌过滤, 由于膜材料属于陶瓷
类物质，不同于塑料, 因此，可以耐高温、耐酸、耐碱,
这样，清洗与再生比较可靠，有效。

图一: 错流过滤的原理

图二: 错流过滤柱的内部结构

图三：错流过滤机的实样照片图图三：错流过滤机的实样照片图

F & S 过滤系统

F & S 系统被称为第三个一千年的过滤系
统.,是用原纤维,半纤维素和PVPP作为过滤介
质,可以反复再生和使用的过滤系统，用以代
替硅藻土过滤,减少硅藻土对啤酒的不良影响
的一种新型过滤方法,原则上使用水平盘片式
过滤机,与离心机结合使用，既解决了啤酒的
清亮度问题，又可以提高啤酒的非生物稳定性,
目前已经达到大生产的程度，正在摸索{zj0}的
结合方式和所使用的原纤维质量对比和使用寿
命的问题.

高浓度稀释系统

.
高浓度发酵啤酒生产工艺至今仍在国内外啤酒工业有
广泛的应用，原因是不仅可以明显地提高啤酒产量
,
而且产品质量稳定、啤酒的稳定性比较好，同时可以
降低各项消耗和生产成本，
.
目前{zg}的发酵浓度尚未超过20°P, 大多使用16
°~ 18 °P进行发酵，而我国的高浓度发酵工艺还很
少超过15°P, 应该说，还有很多问题有待于解决，
包括酵母菌种的选育, 发酵过程、水质、xx混合、
最终啤酒质量等方面的有效控制等；
.
特别是稀释用水质量的控制水平尚需进一步提高
, 国
外啤酒公司在这些方面都非常重视，下图是一种近代
高浓度发酵的水脱氧和混合系统的流程图：

浊度仪

浊度值是啤酒工厂控制过滤质量和非生物稳定性的一
项重要指标，因此，啤酒工厂都配备有实验室浊度仪
和在线浊度仪，不仅在生产过程中进行在线检测，而
且通过预测保质期试验(Focingtest)和对啤酒销售期
间的浊度测定来改进工艺、指导生产。过去常用的浊
度仪只有与光源成90夹角的散射光的接收测定值, 但
这种测定值只能反映一定范围内颗粒的散射光(小于1
微米)，不能反映所有不同直径颗粒的散射光，这样,
实际颗粒总量与浊度之间就很难找出线性关系或比例
关系, 特别是无法找出控制保质期浊度的相关规律。

浊度仪

.
因此，新型的浊度仪增加了与光源直射线不同夹角的
散射光检测点, 如25°
, 15°等,这样就对各个颗粒直
径范围内的颗粒数量也有了一个表示值, 相对的浊度
测定的xx度就提高了。

图一：有两个测定点(夹角)的浊度仪示意图图一：有两个测定点(夹角)的浊度仪示意图

的比较的比较
图二: 颗粒计数仪和浊度测定仪两者的测定原理

移动式CO2测定仪测量与调整系统

以最少的CO2消耗量获得最xx的啤酒CO2含量一直是
啤酒工厂十分关心的问题，要调整好啤酒的CO2含量，
使之控制在比较一直的范围内，可包括三方面的问题:

1)能xx测定啤酒中已有的CO2含量，并按照要求的
CO2标准含量(Target)计算出需要的添加量,
2)在线调整CO2含量的xx控制，包括混合均匀度、在
液体中高比例的CO2分散程度和可溶解程度、根据在线
参数的变化自动调节相对流量、压力等条件的能力
等；
3)对不同的啤酒基本条件的自动补偿的功能，例如温
度、黏度、压力、啤酒流量以及流动形式等；

移动式CO2测定仪测量与调整系统

.
移动式CO2测量与调整系统就是为了满足以上要求设计的
控制系统，其特点包括：
.
1)可以方便地移动到各个测量点，预测啤酒的CO2含量，
以便在啤酒过滤以后，能按照规定的标准值进行有效调节
与控制；
.
2)可以分阶段进行xx控制，特别是对原有啤酒CO2含量
与标准值相差比较大的情况下；
.
3)可以用于高浓度啤酒发酵的啤酒在稀释以后的CO2含量
的调节，
.
4)与固定的CO2调节系统相比较，具有体积小、移动灵活、
应用面广的特点。
.
图一、图二分别为这种系统的原理图和实样图

图一：移动式CO2测量与调节系统的原理图图一：移动式CO2测量与调节系统的原理图

图二:移动式CO2测量与调节系统的实样图图二:移动式CO2测量与调节系统的实样图