創(chuàng)新

啤酒工業(yè)及啤酒生產(chǎn)工藝的再審視

啤酒市場競爭激烈。德國聯(lián)邦統(tǒng)計局數(shù)據(jù)顯示，僅德國就有1400多家，包括跨國集團旗下工廠及當(dāng)?shù)刂行⌒推【乒S。競爭如此激烈，質(zhì)量的決定作用越發(fā)凸顯。消費者的期待包括光澤、泡持性、口感、香味、貨架期、穩(wěn)定性等。另外，啤酒愛好者還期望有越來越多的品種可供選擇，包括新的類型或季節(jié)性啤酒。比如無醇或低醇啤酒銷量增長，因為在運動后放松時可以替代雪碧。

如果生產(chǎn)成本太高，即使是最佳的啤酒質(zhì)量和最大的投資也不能保證成功。雖然通過自動化技術(shù)可以減少員工，但能源和介質(zhì)的消耗對所產(chǎn)生的運營成本有很大的影響。

因此，今后新研發(fā)的工藝必須充分考慮以下幾個方面：

1、最佳的產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)控。

2、在生產(chǎn)計劃和啤酒類型多樣化方面的高度靈活性。

3、低運營成本及可持續(xù)性發(fā)展的生產(chǎn)流程。

表1：啤酒釀造的批量生產(chǎn)與連續(xù)生產(chǎn)模式的對比

與葡萄酒釀酒商相比，啤酒釀酒商不能根據(jù)“好的和不好的”啤酒來評定他們的產(chǎn)品，他們的工作是始終保持高的產(chǎn)品質(zhì)量。為了實現(xiàn)這一目標(biāo)，需通過采用適當(dāng)?shù)募庸すに噷μ腔惨撼煞诌M行改進，并通過技術(shù)和工藝方面的措施對酵母的發(fā)酵特性進行有選擇性地改進。

對于麥芽和啤酒花，受氣候波動的影響，每年的質(zhì)量都有波動，但是對于釀酒商來說有一系列的措施來應(yīng)對這種質(zhì)量波動，在沒有相應(yīng)規(guī)定的國家，他們也允許應(yīng)用添加劑。

圖1：原料質(zhì)量和批量糖化模式之間的相互關(guān)系

圖2：原料質(zhì)量和連續(xù)糖化模式之間的相互關(guān)系

糖化工作被認為是確保啤酒質(zhì)量始終保持高水平的最有效的起點。當(dāng)進入發(fā)酵和過濾過程的麥汁顯現(xiàn)出可比較的分析特性時，成品啤酒中的主要變化是不可預(yù)料的（見圖1）。此外，釀酒商們在啤酒糖化過程中還有最有效的處理措施，如改變谷粉組成、改變醪液溫度、調(diào)節(jié)PH值、調(diào)整總蒸發(fā)量等。根據(jù)每種情形下所使用的原材料的種類、批次和釀制的啤酒類型，可有選擇性地精確應(yīng)用這些措施，以補償進入糖化過程的原料的任何波動。為此目的，選用批量糖化工藝是有益的，以便能有效地應(yīng)用所需要的技術(shù)措施。

同樣，在連續(xù)的糖化過程中也可以改變工藝參數(shù)，但所達到的程度不同。因為在啤酒釀造的所有工序中，從谷物的粉碎到麥汁的冷卻，相互關(guān)聯(lián)。根據(jù)時間、溫度、數(shù)量多少及能源供給方面所發(fā)生的每一個變化也會對上道工序和下道工序產(chǎn)生影響。以連續(xù)模式運行的糖化過程針對特定的工作點一旦被調(diào)整，所出現(xiàn)的任何偏差都肯定會導(dǎo)致一定的后果。例如，糖化溫度的變化在一定程度上比在批量生產(chǎn)模式下的糖化易改變熱水的平衡，甚至完全失去平衡。這意味著釀酒師的行動范圍被限制了，意味著他成就啤酒持續(xù)高質(zhì)量的任務(wù)需要與能源和介質(zhì)有關(guān)的參數(shù)競爭，而且由于技術(shù)原因，僅能發(fā)生在冷段（見圖2）。

然而，在發(fā)酵過程中，可供選擇的方案數(shù)量遠小于糖化過程，持續(xù)高的啤酒質(zhì)量通常通過混合各發(fā)酵罐的酒液來實現(xiàn)。當(dāng)糖化過程中不能再應(yīng)用必要的可供選擇的靈活性來處理原料特性時，過濾過程同樣能遇到重大問題。

傳統(tǒng)啤酒釀酒商通過應(yīng)用不同的原料成分、采用特別適宜的糖化工藝或者選用與當(dāng)前正釀制的啤酒非常適宜的酒花等措施在啤酒釀造過程中生產(chǎn)不同類型的啤酒。另外，選用不同的酵母類型和發(fā)酵條件適用于生產(chǎn)香味和口感差異顯著的啤酒，它們是賦予啤酒特性的重要因素。出于成本原因，大型啤酒工廠往往喜歡生產(chǎn)大量的原液啤酒，它們在過濾后通過混合以獲得所需麥汁濃度，然后依據(jù)色澤和苦味使其多樣化，以生產(chǎn)不同類型。同樣適用于這兩個過程的是，市場需求的批量在逐漸變小，這需要更快的交付速度。為了降低啤酒糖化成本，日益增長的趨勢是“按需”釀造，而不是在正在進行的生產(chǎn)過程中，釀造計劃經(jīng)常被修改好幾次。這意味著很難密切關(guān)注每一件事，但這正是啤酒跟蹤和追溯情況下所需要的。恰是在這方面，批量模式真正顯示出其傳統(tǒng)優(yōu)勢：清晰界定的批次可以單獨地創(chuàng)建、分析和記錄。生產(chǎn)類型的轉(zhuǎn)換不會產(chǎn)生任何問題，生產(chǎn)的計劃性非常靈活，直至下次的糖化。如果需要一個批次被隔離并做特殊處理，原料被撤回用于下一批次糖化即可。對于“原液”啤酒的生產(chǎn)，連續(xù)的生產(chǎn)工藝是一個比較好的選擇，在啤酒開始發(fā)酵時，經(jīng)常被分成不同的批次生產(chǎn)。

圖3：生產(chǎn)計劃和啤酒類型多樣化

在復(fù)雜的啤酒釀造過程中，創(chuàng)造一個成本效益高的生產(chǎn)運營，與此同時確保積極的可持續(xù)性發(fā)展是一個真正的挑戰(zhàn)。除了需要大量的新鮮水之外，生產(chǎn)過程也需要大量的各種形式的能量。這種能量需求源于加熱和冷卻過程及真正的產(chǎn)品質(zhì)量加工的過程。至于所消耗能量的多少，能量的轉(zhuǎn)移是連續(xù)發(fā)生還是分批發(fā)生，相對來說無關(guān)緊要。因為在一天結(jié)束時，相同的啤酒數(shù)量可以用相同的溫度曲線來釀造。當(dāng)工廠想用一個已確定的溫度曲線節(jié)約能源時，它首先需要回收更多的能量并將其返回到上道工序，其次必須降低產(chǎn)量。后者常發(fā)生在高濃釀造過程中。這就產(chǎn)生了副作用，降低了糖化容器的大小，使發(fā)酵罐更有效地應(yīng)用。

用于提供熱能的熱流存在一定的差異性。在這方面，用于連續(xù)糖化模式的最大熱流小于傳統(tǒng)批量糖化模式下的最大熱流。如果蒸汽用于加熱過程，用于連續(xù)生產(chǎn)模式下的麥汁煮沸系統(tǒng)大體上來說小于傳統(tǒng)糖化模式下的麥汁煮沸系統(tǒng)。但是，鑒于其有時非常高的系統(tǒng)損失，蒸汽不再是最先進的能源載體，相比之下基于高壓或低壓的熱水儲存系統(tǒng)是比較好的加熱模式（見圖4）。一個密閉的能量儲存系統(tǒng)同樣能夠?qū)鹘y(tǒng)蒸汽冷凝器的能量回收，也能對現(xiàn)代的EquiTherm系統(tǒng)的能量回收，它只是比敞口的能量儲存系統(tǒng)稍微復(fù)雜一些。另外，熱電聯(lián)產(chǎn)裝置或小型鍋爐系統(tǒng)能夠提供真正均勻的熱能輸入，而不需要精心的儲存管理。再者，由于非常低的負荷峰值發(fā)生率，啤酒工廠在能源供給上能降低成本。

其它的介質(zhì)，如水、冷卻劑、壓縮空氣或者CO2，幾乎都能連續(xù)供給，因此，就供給峰值而言沒有太明顯的差異。不過，在連續(xù)的過程中，輸送管路或泵規(guī)格能力可略微降低。令人驚奇地是，連續(xù)釀造過程的耗電量明顯高于傳統(tǒng)的批量生產(chǎn)過程的耗電量。主要原因是沉淀離心機和分離器技術(shù)被用作麥汁過濾槽和回旋沉淀槽的替代物。在這些過程中，使用其它分離技術(shù)，所有考慮的事情都會消耗更多的電能，由于需要連續(xù)對泵驅(qū)動，這引起了熱能對電能的轉(zhuǎn)換比變化，能明顯地影響熱能聯(lián)產(chǎn)裝置的供能。根據(jù)水的消耗，連續(xù)的生產(chǎn)過程證明更有優(yōu)勢。由于在連續(xù)的糖化鍋次間不需要沖洗水，可選擇高濃生產(chǎn)。廢水?dāng)?shù)量大大降低。如果廢水不通過沼氣系統(tǒng)進行能源利用，這就更加有利。

圖4：有無熱能儲存系統(tǒng)的鍋爐輸出量對比

幾個世紀(jì)以來，釀造過程不斷完善。今天，又不斷被新型方案所取代。對于現(xiàn)代啤酒工廠來說，傳統(tǒng)的批量生產(chǎn)工藝仍是糖化過程中生產(chǎn)高質(zhì)量麥汁的最佳工藝，保證了計劃和生產(chǎn)的最大靈活性。優(yōu)化能源和介質(zhì)消耗是未來不變的主題。

Reexamination of Beer Industry and Beer Production Process

楊占福