[发明专利]一种麦汁薄膜强化传质煮沸系统及其低热负荷煮沸工艺

说明书

本发明涉及一种麦汁薄膜强化传质煮沸系统，包括煮沸沉淀槽锅体，离心成膜强化传质装置、蒸汽进口管路系统、蒸汽出口管路系统、一号变频物料泵、二号变频物料泵、麦汁冷却系统和CIP系统，通过煮沸沉淀槽锅体、离心成膜强化传质装置的结合实现二次蒸汽在麦汁湍流膜上与DMS进行高效传质，高效去除DMS，实现冷麦汁DMS含量低于10μg/L；本发明还涉及一种低热负荷煮沸工艺，在稍低于沸点保温代替强烈煮沸，一次能源消耗带来的蒸发量小于1％，同时在煮沸和沉淀结束后麦汁都可在离心成膜强化传质装置中进行真空闪蒸，将麦汁温度降到旋流沉淀前88℃和麦汁冷却前63℃，降低在沉淀冷却阶段热负荷，避免麦汁中过量老化物质产生；合理控氮，提高平衡性和泡沫稳定性。

技术领域

本发明属于啤酒酿造过程中的麦汁煮沸系统及其工艺技术领域，尤其涉及一种具有与二次蒸汽在麦汁湍流膜状态下高效传质的麦汁薄膜强化传质煮沸系统及采用此系统后的低热负荷煮沸工艺。

背景技术

啤酒的酿造过程主要分为热段的麦汁制备过程和冷段的麦汁发酵过程，其中麦汁制备过程又分为糖化、过滤、煮沸和旋流沉淀等单元操作，其中麦汁煮沸（Wort Boiling）阶段是啤酒酿造中最耗能的单元操作。

在麦芽汁充氧并被酵母细胞用作酒精发酵的营养液之前，麦芽汁必须被煮沸系统煮沸。麦汁煮沸是一个复杂的过程，在这个过程中发生了广泛的化学、物理、物理化学和生化反应。其目的主要有：酒花组分的萃取和异构化、热凝固物的形成、通过麦汁的灭菌和残余酶的灭活来形成组分稳定的麦汁、美拉德反应、形成一些颜色组分、去除不需要的挥发性香气化合物、降低PH值和水分蒸发等。在这一过程中：煮沸强度是影响麦汁风味主要手段，热力分离效果的评价多以香气化合物二甲基硫(DMS)的浓度为重要指标；但强烈的煮沸会让麦汁承受过高的热负荷，造成其羰基类化合物增多【用硫代巴比妥酸（TBA）值来标示】，进而造成啤酒过快老化。

麦汁煮沸单元经历了经典常压煮沸（总蒸发率8-12%，甚至更高），高压煮沸（总蒸发率6-8%），低压煮沸（总蒸发率6-7%），低压动态煮沸（总蒸发率5%，为现阶段啤酒酿造常用麦汁煮沸形式）和低热负荷煮沸（借助真空闪蒸，汽提等手段进一步降低热负荷），降低一次能源消耗（低热负荷）是麦汁煮沸方式演变的主要追求目标。研究表明：在麦汁煮沸过程中，大部分反应仅与时间和温度有关，如：酶的失活，麦芽汁的灭菌，啤酒花化合物的提取和异构化，蛋白质的凝固，降低pH值，减少和形成芳香化合物等，所有这些反应都不需要蒸发，简单的保持热麦芽汁在沸点左右的温度就足以保证这些反应发生。在这一过程中，如何在低总蒸发量情况下（1%以下，这种方法确保了低热负荷，且保证了啤酒的平衡性和良好的泡沫稳定性）完成DMS分离是摆在我们面前的问题；在煮沸后的麦汁旋流沉淀阶段，由于麦汁继续保持高温，麦汁中的SMM（甲基蛋氨酸）仍可继续分解为DMS，造成煮沸后麦汁中DMS含量升高，因此完成在煮沸阶段形成的DMS高效分离后，如何在同一系统中快速去除麦汁沉淀阶段产生的DMS也对新分离装置提出了新的挑战。

如一专利号为ZL200910223168.8(公告号为CN101709249)的中国发明专利《糖化煮沸锅及应用有该锅的啤酒糖化装置》披露了这样一种麦汁煮沸锅，其特点是锅底为向上凸出的凸底，该凸底上设有蒸汽加热夹套，一麦汁进口管穿过凸底的中部并开口于锅体内，且开口朝上，开口的上方倒扣有一麦汁分配盘，麦汁分配盘与开口之间留有容麦汁流出的间隙，煮沸时麦汁在夹套上以薄膜的方式流动，蒸发面积巨大，有利于不利口味物质的蒸发。这一装置的缺点是：煮沸阶段二次蒸汽不能与麦汁膜进行有效质量传递，且热负荷高；由于其特殊结构，不能进行真空闪蒸；不能对煮沸后的麦汁进行真空闪蒸带来温度降低，进而降低沉淀阶段的热负荷。