我們知道,發酵需要大量的酵母,而酵母繁殖需要氧氣。爲此,我們必須給發酵階段的酵母提供足夠的氧氣。若延緩充氧,則不利于酵母的增殖和發酵速度的正常進行。在啤酒釀造過程中,麥汁充氧是唯一一次給酵母提供氧氣的機會。酵母可在幾小時之內消耗掉提供的氧氣,所以對麥汁質量無氧化的損害。
對熱麥汁進行充氧,雖然有利于降低染菌的風險和提高氧氣溶解度,但會導致多酚氧化,從而使熱麥汁顔色變深,還可能氧化麥汁中的其他成分。因此啤酒廠常見的麥汁充氧過程在板換降溫後進行。
只有以很小的空氣泡的形態,並以渦流形式與冷麥汁進行混合才可以使空氣溶解至冷麥汁中。否則,空氣泡過大,空氣會從麥汁中溢出,達不到麥汁充分充氧的目的。
充氧量對啤酒質量有很大的影響,麥汁所需的氧氣量取決于發酵酵母的類型和數量,但一般要使發酵罐中的氧含量爲6-12mg/L。若通入過多的氧氣大于12mg/L,酵母會大量繁殖,形成的乙醇就少,酒體會出現淡薄現象;若通入的氧氣過少,氧的溶解量過低(小于6mg/L),將影響酵母的繁殖和發酵性能。15℃時,麥汁在空氣中飽和時,含氧量爲8mg/L,但在氧飽和時,含氧量爲38mg/L。因此,麥汁充氧時選擇的氣體類型很重要。若選擇壓縮空氣,則必須保證無菌,否則會汙染酵母。理論上每百升麥汁約需3升空氣,實際生産需要10倍的量。因爲一部分氣泡不溶于麥汁,且通入的空氣分布也不完全均勻。
麥汁充氧的方法很多,天泰啤酒設備使用较多、效果较好的有以下两种:
文丘裏管充氧裝置
使用文丘裏管進行麥汁通風是啤酒廠常用的方法。如下圖展示,有一管徑緊縮段,用來提高流速,麥汁又在管徑增寬段形成渦流。空氣通過噴嘴進入管道,湍流的麥汁與分散細密的氣泡充分接觸並混合均勻。
钛棒充氧裝置
钛棒充氧裝置是小型啤酒厂和酒坊酿酒进行麥汁充氧的热门选择。这种充氧的效果是最佳的。将钛棒插入充氧装置上的钛棒接口,进气方向与麦汁流向形成对冲。钛棒的多孔结构有助于将打入的空气或氧气分散成细密的气泡,氧气能更好的融入麦汁。
文丘裏管vs钛棒充氧
钛棒的多孔結雖然有助于提高氧氣的溶解度,但也難進行清潔,易堵塞,所以钛棒的使用壽命較短,在一定批次的釀造之後需要及時更換。而文丘裏管充氧一般與空氣壓縮機、三級過濾器和無菌過濾器配合使用,將過濾淨化後的無菌空氣打入麥汁。可使用CIP清潔或拆卸清理文丘裏管內壁,使用壽命長。
选择同样的气体时,钛棒充氧裝置的效果会高于文丘裏管充氧裝置,气体的浪费量较小。但是从维护成本上考虑,文丘裏管充氧裝置使用寿命长,维护成本低。
而在充氧的氣體選擇上,小産量的釀造常使用純氧;大産量的啤酒廠釀造選擇無菌的空氣。這是因爲使用空氣充氧往往需要較多的麥汁混合,充氧時間長,如果麥汁産量不足,達不到預期的充氧量。
所以对麥汁充氧,小设备使用钛棒加纯氧气瓶;啤酒廠設備则使用文丘裏管、空氣壓縮機、三级空气过滤器和无菌空气过滤器。但对于前期投资有限的啤酒厂,也可以先使用文丘裏管加纯氧气瓶进行充氧,等后期再加空压机等设备。
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