啤酒過濾過程溶解氧控制

代 剛

釀造過程溶解氧的控制對于成品啤酒的風味穩定性起關鍵和決定性的作用。如何抓住啤酒釀造過程影響溶解氧控制的關鍵環節，進一步降低清酒溶解氧非常重要。本文針對過濾過程影響清酒溶解氧的因素進行分析和研究，并提出和實踐各項降低清酒溶解氧的措施，最終清酒溶解氧穩定控制在小于70ppb。

一、影響因素

脫氧水溶解氧的控制。采用冷法塔式脫氧設備制備脫氧水時，脫氧水溶解氧含量與CO2壓力（調節閥開啟度）、制水流量、原水水溫密切相關；具體數據見表1、表2。

表1：不同產水量的脫氧效果

由表1可知，一是固定CO2壓力（調節閥的開啟度70%）的情況下，產水量增大，脫氧水溶解氧含量相應的增加；二是脫氧設備出口到貯水罐脫氧水溶解氧含量有所增加，說明脫氧水輸送過程也要注意防止氧的攝入；三是制水流量過大，不易于出口水溫的控制。

表2：不同CO2開度的脫氧效果

由表2可知：固定制水流量20 m3/hr的情況下，隨著開度的增加，脫氧水含量逐漸降低，說明提高供應壓力，可以相應提高脫氧效果。

貯酒期的發酵罐上層CO2是防止酒體增氧的一道屏障，如果CO2保護層受到破壞，過濾過程酒液會直接與空氣接觸導致清酒溶解氧升高。因此，發酵罐在貯酒期一定要保證壓力穩定（0.07～0.09MPa），如果掉壓必須及時補壓。

在保護層未受到破壞的情況下，待濾發酵罐可以實現用無菌風備壓而不導致溶解氧的升高，節省CO2的使用量。待濾發酵罐用無菌風備壓之后，發酵液中飽和的CO2和上層溢出的CO2之間的平衡關系被打破，隨著備壓時間的延長，上層發酵液的溶解氧會緩慢增加，具體數據如圖1。

圖1：發酵罐備壓后發酵液溶解氧隨時間的變化情況

由圖1可知：①.發酵液使用無菌風備壓后（壓力0.15MPa），CO2層未被破壞的半罐和滿罐的發酵液溶解氧隨時間的延長都會出現不同程度的增加；②.預留在發酵罐中的發酵液越少，隨著時間的延長溶解氧的增幅也越大；③.特別是發酵液上層CO2保護層受到破壞時，發酵液溶解氧隨時間的延長大幅度升高，必須盡快安排一次性濾空。

過濾過程控制發酵罐備壓。由于發酵液面與無菌風出口距離很近，如果過濾前對發酵罐的備壓速度過快，無菌風將很容易破壞CO2保護層直接進入發酵液，導致上層發酵液溶解氧偏高。備壓速度過快導致發酵液溶解氧升高的變化情況如圖2。

圖2：不正確備壓時不同罐次清酒溶解氧增高的情況

由圖2可知，待濾發酵罐備壓速度過快，直接導致發酵液溶解氧升高20～150ppb，進而造成清酒溶解氧存在不同程度的升高。

排盡過濾管路中的空氣。過濾時防止發酵罐到緩沖罐間的管排引入空氣有兩種方法，方法一，用發酵液直接將管路中的空氣排盡后再引入緩沖罐；方法二，用脫氧水引酒，排放適量后進緩沖罐。方法一比較實用簡單，方法二效果好，但增加了操作環節。

清酒罐和緩沖罐的備壓。清酒罐和緩沖罐可用高純度N2備壓（純度≥99.98%），備壓壓力保持0.03-0.06Mpa。清酒罐和緩沖罐適當備壓除了能保證CO2的飽和度之外，對于整個過濾過程流體的穩定均衡也是很關鍵的，可以有效的保證酒液在進罐時不會翻騰，不產生大量氣泡，使酒液平穩的上升，避免清酒進罐過程溶解氧增氧的可能性。

在啤酒過濾過程中，預涂及硅藻土添加、各種輔料的添加及過濾開始和結束的引酒、頂酒都必須使用脫氧水，以下是使用和不使用脫氧水清酒溶解氧的變化情況，見圖3和圖4：

圖3：使用脫氧水溶解氧變化曲線圖

由圖3可知：使用脫氧水時，清酒溶解氧能平穩的控制在60ppb以下，并且過濾機出口清酒溶解氧變化趨勢更接近于理想狀態，清酒溶解氧的控制較為穩定。

圖4：不使用脫氧水溶解氧變化曲線

由圖4可知，不使用脫氧水的清酒溶解氧均高于90ppb，并且溶解氧存在一定程度的波動。

過濾過程壓力的控制。整個過濾系統要求壓力相對穩定，避免因為壓力不均衡導致過濾土層破壞，過濾循環時間延長，溶解氧升高的問題發生。因此，過濾機前最好設置一個合流器，通過合流器穩定的壓力控制實現過濾系統的壓力平衡和穩定。

過濾系統的配置必須合理，管道盡可能設置在同一平面。彎頭盡量少，減少液體輸送過程溶解氧增加的可能性。另外，必須確認過濾系統所有部件的密封性是否真正達標，避免由于密封不達標導致的清酒溶解氧增加。

二、過濾過程溶解氧控制措施

濾酒前必須排凈發酵罐到過濾管排之間的空氣后，再跨接相應管路將發酵液引入緩沖罐；如果使用橡膠管連接濾酒時，必須先打開橡膠管連接管廊一側的排氣閥，待發酵液充滿橡膠管，并從排氣閥排出發酵液后，關閉排氣閥，待濾酒時打開管廊閥門；發酵罐使用無菌風備壓時，通過控制閥門開度控制備壓速度，備壓速度≤0.1MPa/3min；發酵罐使用無菌風備壓后，必須及時濾空，放置的時間不得超過12小時。

濾酒過程中預涂和過濾過程硅藻土及各種輔料的添加必須使用脫氧水；操作工必須全過程盯現場，關注合流器的壓力變化情況，防止緩沖罐進氣；看罐人員待發酵罐取樣口空后必須盯在現場，避免發酵罐空后管路中進氣；清酒罐和緩沖罐備壓壓力必須保持0.03-0.06Mpa；過濾結束必須使用脫氧水頂酒；減少預涂次數，增加一次性濾酒量和保證一次性合格率，避免酒頭酒尾引入的溶解氧。

特殊情況的處理。某個發酵罐濾出的清酒溶解氧持續偏高時，必須與其它發酵罐底部發酵液合濾；禁止將兩個以上的小半罐發酵液過濾到同一個清酒罐；提高清酒的一次合格率，盡量減少倒罐；清酒溶解氧含量超標后，必須采用CO2洗滌方法降低清酒溶解氧。

三、 清酒溶解氧控制的效果

實施各項溶解氧控制措施后，清酒溶解氧控制情況得到明顯的改善，見圖5 、圖6。

圖5：溶解氧曲線圖

由圖5可知，實施措施前清酒溶解氧平均值37.8ppb，≤70ppb合格率90.0%，并且存在超過100ppb的情況。

圖6：溶解氧曲線圖

由圖6可知，實施措施后清酒溶解氧平均值30.0ppb，≤70ppb的合格率100%。

因此，影響清酒溶解氧控制的環節和位點非常多，必須根據過濾系統的設備配置情況全面排查，并將各項控制措施做為一種制度執行，清酒溶解氧的控制水平才會不斷得到提升，進而不斷提升啤酒的風味穩定性。