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瓶装啤酒的杀菌工艺是什么(啤酒杀菌的目的)

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瓶装啤酒的杀菌工艺是什么(啤酒杀菌的目的)

摘要:本文概要介绍当前业界瓶装啤酒的杀菌工艺,详细分析了过程中啤酒在瓶内热能传导过程及和温度场及流场的分布模式,分析了影响温度测定数据准确性的因素,并给出了杀菌温度测试仪器的优化研发方案。

关键词:热力杀菌;隧道式热水喷淋系统;瓶装啤酒

啤酒是麦汁的酵母菌发酵饮料,对生啤酒采用适当形式的杀菌来保证啤酒的生物稳定性和储藏安定性是必不可少的。虽然在啤酒行业采用了多种物理或化学的方式进行生啤酒的杀菌以达到产品的商业无菌状态,但瓶装啤酒采用热杀菌方式还是最为普遍的一种杀菌形式。以下对瓶装啤酒热力杀菌过程的原理,装备,有效性和检测过程进行分析,并为温度检测仪器的设计研发提供依据。

1 热力杀菌原理

微生物都有其适宜的生长温度瓶装啤酒奥丁格小麦啤酒瓶装, 超过了其最高生长温度范围,并保持一段时间,微生物就会失去生命力。因此,加热成为灭菌方法中应用最广泛且效果较好的方法。

优点:热力杀菌具有广谱性,获取方便,无毒、无腐蚀性等。

缺点:影响热力灭菌效果的因素很多。热力灭菌时要注意被灭菌材料的微生物状况、含水量和pH等诸多因素,需选择适当的灭菌温度和时间,以达到彻底灭菌的效果。

发酵后的啤酒虽然经过过滤等除菌过程,绝大部分的酵母和其他外源微生物都被除去,但残留的和经包装材料、设备和操作带入的少量微生物仍然需要进行处理。啤酒行业采用巴氏杀菌法,由于对加热温度、时间难以精确控制,故对产品风味、营养成分以及胶体稳定性都有一定影响。故啤酒的杀菌过程是啤酒生产中的一个非常重要的环节,对其过程进行深入的研究和严格的控制具有重大的意义。

2 啤酒厂隧道式热水喷淋系统

目前,啤酒杀菌普遍采用隧道式热水喷淋系统。该系统主要由热水供应、喷淋装置及啤酒瓶输送装置组成,一般沿隧道长度方向分为几个不同的温度段。生啤酒装瓶封口后,进入杀菌机预热段,随传送带逐次经杀菌段和冷却段,再由另一端离开杀菌机。

啤酒杀菌机一般布置在啤酒厂的包装车间,位于灌装机和贴标机中部,总长20m左右、宽5m左右、高3m左右。分上下2层隧道,按照温度变化分8个温区,啤酒瓶通过杀菌机的正常全程时间在45min左右。

瓶装啤酒的杀菌工艺是什么(啤酒杀菌的目的)

3 瓶装啤酒在杀菌机内热能传导全过程

3.1 瓶装啤酒在杀菌机内热能传导过程

由于低温灌装的啤酒受到喷淋热水加热的酒瓶壁的热量传导而升温,酒液在酒瓶内因密度变化而发生对流,酒温也不断发生变化。图1的示意图是啤酒厂技术人员普遍错误接受的瓶装啤酒在杀菌机内升温过程中酒液受热对流变化状态。

而用计算机热工分析软件分析啤酒瓶中的实际酒液对流和温度场,在不同的升温区间存在很大的差异和复杂性。对杀菌机第一个升温区前段进行模拟,由于受热面和温差较大等原因,得到了图2的分析结果,表明此阶段的酒液对流混合是局部性的,下部的高密度酒液传热效果受到限制。

随着升温过程的延续,酒瓶中的酒液的对流循环区域逐渐向下扩展直到瓶底,图3是酒液在啤酒瓶受热对流发展的理论示意图:

3.2 实际啤酒喷淋杀菌升温过程

啤酒瓶喷淋杀菌存在着复杂的传热过程,其中的对流起到很大的作用。反映到杀菌喷淋水的温度变化过程上就显示出阶梯状变化的情况,说明酒液对流过程的发展是一个阶段渐进式的过程,而酒液的平均温度的变化也是局部各层次温度分布的平均化的表现(图4)。

3.3 冷核位置的分析

按照巴氏杀菌的冷核控制理论,为了保证啤酒的生物稳定性和避免过杀菌,控制冷核区域的温度和保持时间具有关键性的作用,根据以上论述的升温过程温场变化规律,考虑到对流漩涡逐步扩散过程,所以应该是越接近酒瓶底部,接受热量变化越晚,该区域的温度也最低。利用PU计测定的酒瓶中酒液冷核的位置也表明,500毫升玻璃瓶,其高度为230毫m、直径为70毫m,冷核位置在距瓶底约15毫m处;其它瓶型如:620毫升玻璃瓶,其高度为290毫m、直径为72毫m;330毫升玻璃瓶,其高度为207毫m、直径为60毫m,冷核位置均在距瓶底15毫m处左右;经验表明瓶装啤酒,冷核的温度还受到喷淋水温度、酒瓶玻璃厚度和材质等的影响,而且随着杀菌过程会沿轴线存在稍微的移动。

4 结论

刚刚灌装压盖完的生啤酒进入杀菌机,首先开始升温阶段,瓶肩突出部位最早接触热喷淋水,内部紧贴此局部酒液受热向上运动,促使对应中心部位的凉酒液向下运动,此局部区域形成对流旋涡。随着外界热能持续向酒瓶供给并逐步加升(为防止玻璃快速受温爆裂,所以升温加热划分成4个温度区瓶装啤酒,逐步升温至高温杀菌区),同时瓶内酒体初始形成的对流旋涡不断扩大,逐步向酒瓶底部运动。计算机模拟得出结论,此时酒体形成多组对流旋涡,瓶肩部小旋涡旋转最快,并带动其身边比它大一点的漩涡运动,至最终依次逐步带动所有渐大漩涡。这与人们直观的想象存在很大的差异。

为了适应不同瓶型、容量和杀菌模式的生产线的需要,在如PU计等智能化杀菌强度检测仪器的设计和开发上就要充分考虑到酒瓶中酒液的流场、温度场的分布和变化情况,影响温场运动的所有外界因素均要彻底排除(密封性、固定性),温度传感器的固定性是现阶段啤酒行业普遍不受重视的,实验证明在整个杀菌过程中若温度传感器与酒瓶之间产生晃动,则相当于在酒体内加了个搅拌棒,打乱了循环温场,使PU值偏高。所以应该使用设计合理的巴氏杀菌测定仪,为提高啤酒产品质量、节约能源发挥更大的作用。


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