啤酒过滤过程溶解氧控制

代 刚

酿造过程溶解氧的控制对于成品啤酒的风味稳定性起关键和决定性的作用。如何抓住啤酒酿造过程影响溶解氧控制的关键环节，进一步降低清酒溶解氧非常重要。本文针对过滤过程影响清酒溶解氧的因素进行分析和研究，并提出和实践各项降低清酒溶解氧的措施，最终清酒溶解氧稳定控制在小于70ppb。

一、影响因素

脱氧水溶解氧的控制。采用冷法塔式脱氧设备制备脱氧水时，脱氧水溶解氧含量与CO2压力（调节阀开启度）、制水流量、原水水温密切相关；具体数据见表1、表2。

表1：不同产水量的脱氧效果

由表1可知，一是固定CO2压力（调节阀的开启度70%）的情况下，产水量增大，脱氧水溶解氧含量相应的增加；二是脱氧设备出口到贮水罐脱氧水溶解氧含量有所增加，说明脱氧水输送过程也要注意防止氧的摄入；三是制水流量过大，不易于出口水温的控制。

表2：不同CO2开度的脱氧效果

由表2可知：固定制水流量20 m3/hr的情况下，随着开度的增加，脱氧水含量逐渐降低，说明提高供应压力，可以相应提高脱氧效果。

贮酒期的发酵罐上层CO2是防止酒体增氧的一道屏障，如果CO2保护层受到破坏，过滤过程酒液会直接与空气接触导致清酒溶解氧升高。因此，发酵罐在贮酒期一定要保证压力稳定（0.07～0.09MPa），如果掉压必须及时补压。

在保护层未受到破坏的情况下，待滤发酵罐可以实现用无菌风备压而不导致溶解氧的升高，节省CO2的使用量。待滤发酵罐用无菌风备压之后，发酵液中饱和的CO2和上层溢出的CO2之间的平衡关系被打破，随着备压时间的延长，上层发酵液的溶解氧会缓慢增加，具体数据如图1。

图1：发酵罐备压后发酵液溶解氧随时间的变化情况

由图1可知：①.发酵液使用无菌风备压后（压力0.15MPa），CO2层未被破坏的半罐和满罐的发酵液溶解氧随时间的延长都会出现不同程度的增加；②.预留在发酵罐中的发酵液越少，随着时间的延长溶解氧的增幅也越大；③.特别是发酵液上层CO2保护层受到破坏时，发酵液溶解氧随时间的延长大幅度升高，必须尽快安排一次性滤空。

过滤过程控制发酵罐备压。由于发酵液面与无菌风出口距离很近，如果过滤前对发酵罐的备压速度过快，无菌风将很容易破坏CO2保护层直接进入发酵液，导致上层发酵液溶解氧偏高。备压速度过快导致发酵液溶解氧升高的变化情况如图2。

图2：不正确备压时不同罐次清酒溶解氧增高的情况

由图2可知，待滤发酵罐备压速度过快，直接导致发酵液溶解氧升高20～150ppb，进而造成清酒溶解氧存在不同程度的升高。

排尽过滤管路中的空气。过滤时防止发酵罐到缓冲罐间的管排引入空气有两种方法，方法一，用发酵液直接将管路中的空气排尽后再引入缓冲罐；方法二，用脱氧水引酒，排放适量后进缓冲罐。方法一比较实用简单，方法二效果好，但增加了操作环节。

清酒罐和缓冲罐的备压。清酒罐和缓冲罐可用高纯度N2备压（纯度≥99.98%），备压压力保持0.03-0.06Mpa。清酒罐和缓冲罐适当备压除了能保证CO2的饱和度之外，对于整个过滤过程流体的稳定均衡也是很关键的，可以有效的保证酒液在进罐时不会翻腾，不产生大量气泡，使酒液平稳的上升，避免清酒进罐过程溶解氧增氧的可能性。

在啤酒过滤过程中，预涂及硅藻土添加、各种辅料的添加及过滤开始和结束的引酒、顶酒都必须使用脱氧水，以下是使用和不使用脱氧水清酒溶解氧的变化情况，见图3和图4：

图3：使用脱氧水溶解氧变化曲线图

由图3可知：使用脱氧水时，清酒溶解氧能平稳的控制在60ppb以下，并且过滤机出口清酒溶解氧变化趋势更接近于理想状态，清酒溶解氧的控制较为稳定。

图4：不使用脱氧水溶解氧变化曲线

由图4可知，不使用脱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动。

过滤过程压力的控制。整个过滤系统要求压力相对稳定，避免因为压力不均衡导致过滤土层破坏，过滤循环时间延长，溶解氧升高的问题发生。因此，过滤机前最好设置一个合流器，通过合流器稳定的压力控制实现过滤系统的压力平衡和稳定。

过滤系统的配置必须合理，管道尽可能设置在同一平面。弯头尽量少，减少液体输送过程溶解氧增加的可能性。另外，必须确认过滤系统所有部件的密封性是否真正达标，避免由于密封不达标导致的清酒溶解氧增加。

二、过滤过程溶解氧控制措施

滤酒前必须排净发酵罐到过滤管排之间的空气后，再跨接相应管路将发酵液引入缓冲罐；如果使用橡胶管连接滤酒时，必须先打开橡胶管连接管廊一侧的排气阀，待发酵液充满橡胶管，并从排气阀排出发酵液后，关闭排气阀，待滤酒时打开管廊阀门；发酵罐使用无菌风备压时，通过控制阀门开度控制备压速度，备压速度≤0.1MPa/3min；发酵罐使用无菌风备压后，必须及时滤空，放置的时间不得超过12小时。

滤酒过程中预涂和过滤过程硅藻土及各种辅料的添加必须使用脱氧水；操作工必须全过程盯现场，关注合流器的压力变化情况，防止缓冲罐进气；看罐人员待发酵罐取样口空后必须盯在现场，避免发酵罐空后管路中进气；清酒罐和缓冲罐备压压力必须保持0.03-0.06Mpa；过滤结束必须使用脱氧水顶酒；减少预涂次数，增加一次性滤酒量和保证一次性合格率，避免酒头酒尾引入的溶解氧。

特殊情况的处理。某个发酵罐滤出的清酒溶解氧持续偏高时，必须与其它发酵罐底部发酵液合滤；禁止将两个以上的小半罐发酵液过滤到同一个清酒罐；提高清酒的一次合格率，尽量减少倒罐；清酒溶解氧含量超标后，必须采用CO2洗涤方法降低清酒溶解氧。

三、 清酒溶解氧控制的效果

实施各项溶解氧控制措施后，清酒溶解氧控制情况得到明显的改善，见图5 、图6。

图5：溶解氧曲线图

由图5可知，实施措施前清酒溶解氧平均值37.8ppb，≤70ppb合格率90.0%，并且存在超过100ppb的情况。

图6：溶解氧曲线图

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

因此，影响清酒溶解氧控制的环节和位点非常多，必须根据过滤系统的设备配置情况全面排查，并将各项控制措施做为一种制度执行，清酒溶解氧的控制水平才会不断得到提升，进而不断提升啤酒的风味稳定性。