（轻工技术与工程专业论文）高浓酿造稀释水对啤酒质量的影响.pdf

摘要 摘要 本论文主要选择以1 3 5o p 高浓原酒稀释到8 叩成品啤酒为试验对象，从研究不同 稀释水对高稀释率啤酒的口感影响入手，探讨了水中不同离子对成品啤酒质量的影响， 以及实际生产过程中稀释水的制备工艺。 在用不同离子浓度的稀释水稀释相同原酒液制得的成品啤酒中，口感品评结果存在 明显的差别。通过s p s s 数据处理软件对几种风味代表性物质进行主成分分析，可以得 出：把无机离子和有机酸、高级醇、酯一起作为风味和口感评价指标，能够更好的反映 出啤酒风味和口感信息，是对风味和口感综合评价的重要补充。当稀释率一定时，稀释 水就成为修饰口感的最有力方法。 通过品评初步确定了将1 3 5o p 高浓啤酒稀释到8o p 成品啤酒时较佳的稀释用水离 子组成为：k _ 4 5m l ，m + 1 8 4m g l ，n a 十1 2 1 1m l ，c 一十6 0 5m l ，c 1 3 9 2 6m l ， s 0 4 2 。9 9 8m l ，电导率为0 1 9 7m s c m ；由1 3 5 0 p 稀释至8 0 p 成品啤酒的较佳离子组 成范围为：c r3 5 - 4 1m l ，s 0 4 厶3 2 3 4m l ，z n 2 + o 2 一o 3m l ，k + 6 8 7 0m l ，m 矿 2 8 。3 0m g l ，n a + 2 9 3 lm g l ，c a 2 + 9 1 1m g l 。 通过对两种稀释水制备成本分析得出：反渗透法制水成本较低，仅为离子交换法的 1 2 1 3 ，设备占地面积小，操作简单，运行周期长，基本无酸碱污染。而且采用反渗 透水处理技术制取稀释用纯净水，其质量优于离子交换法，不但脱盐好，使导电率达到 要求，而且水中的有机物、细菌等均能除掉。 关键词：高浓酿造，稀释水，啤酒，离子 a b s t r a c t a b s t r a c t t h ei n n u e n c eo f 。d i l j f 打e n td i l u t ew a t e r0 nb e e ft a s t ea n dq u a 】i t ) ，w a sr e s e a r c h e di 1 1n l i s p a p 廿1 e6 n a lp r o d u c tw a s8 0 pb e e rw 1 1 i c hw a sd i l m e dw i t l l 13 5 0 pb e e rm 砒n l y t h e i n n u e n c eo fd i 日b r e n ti o n si nd i l u t ew a t e ro nb e e rq u a l i 够w a si n v e s t i g a t e d a t 吐1 es 锄et i i n e ， t l l ep r 印删i o no fd i l u t ew a t e ri np r a c t i c ew 硒d i s c u s s e d i tw a sf o u i l dm a tm e r ew e r eo b v i o u sd i 行酹e n c e sb e t w e e ns e n s o n re v a l u a t i o n so ff i n a l b e w 1 1 i c ：hw e r ed i l u t e d 仔o mn l es a m el l i g hg r a v i t ) ，b e e rw i 幔1d i 氨；r e n ti o nc o n t e n td i l u t i n g w a t e r a r e rs e v e r a lr 印r e s e n t a t i v en a v 0 rc o m p o u n d sa 芏1 a l y s i sb ys p s sd a t ep r o c e s s i n g s o 小v a r e ，i tw a sc o n c l u d e dm a tt l l eb e e rf l a v o r 觚di t sm o u 也一f e e li n f o r m a t i o nc o u l db eb e t t e r s h o w nb yd e t e 衄i i l i n gt h ei 1 1 d e x e so f o r g a l l i ca c i d s ，1 1 i g l la l c o h 0 1 s ，e s t e r sa i l di n o r g ；痂ci o i l s t h e i o nc o n t e n tw a sa 1 1i i l l p o r t 锄tc o m p l e m e n t a 拶f o r 1 eb e e rf a v o ra 1 1 dm o u 也f e e l e v 酊u a t i o n w h e nt h ed i 】u t j n gr a t ew a s6 x e d ，d j 】u t i n gw a t e rw a sm em o s fe f t i v em e t h o dt o d e c o r a t et l l em o u t l l f e e lo f b e e l t h eo p t i m a lc o n t e i l t ss c a 】eo f 也ei o n si nt h eb 酏c e rd i l u t i n gw 舢e rw e r ec o n 丘m l e da s f 0 1 】o w s ：k + 4 5m l ，m 9 2 + 1 8 4m g l ，n a + 12 1 1m g l ，c a 2 + 6 0 5m l ，c 1 。3 9 2 6m g l ， s 0 4 小9 9 8m l ，a n di t sc o n d u c t a n c ew a s0 19 7m s c m t h eo p t i m a lc o n t e n t ss c a l eo ft 1 1 e i o n si nm e8 。p 血a lb e e rd i l u t e d 盘o m1 1 i g hg r a v i t yb e e ro f1 3 5 。pw e r ea sf o l l o w s ：c 1 。3 5 4 l m l ，s 0 4 2 3 2 - 3 4m l ，z n 2 + o 2 o 3m l ，k _ 6 8 7 0m l ，m 矿+ 2 8 3 0m l ，n a + 2 9 3l m la 1 1 dc a p 9 1 1m g l ，r e s p e c t i v e l y 。 i tw a u sc o n c l u d e dt 1 1 a tt h ec o s to fr e v e r s eo s m o s i sw a t e rw a sm n l e r r e l a t i v e l yl o w a 1 1 di t s c o s tw a so i l l y1 2 1 3o f 也ei o ne x c h a n g ewa t i e ra r e rc o m p a r i n g 1 ep r 印a r a t i o nc o s to ft w o l ( i n d so fd i l u 血l gw a t e r m o r e o v 盯，t h ef l o o rs p a c eo ft h e 印p a r a t u sw a ss m 2 l 1 l ，a 1 1 di tw a se a s y t 0o p 喇e i t so p e r a t i o nc y c l ew a sl o n g ，a 1 1 db a s i c a l l yh a dn op o l l u t i o n f u r t l l e r m o r e ，也e r e v e r s eo s m o s i s 仃e 锄e n tw 2 l sb e t t e rt l l a i l 戗l ei o ne x c h 锄g et e c _ 圭1 1 1 0 1 0 9 yi nm eq u a l i t yo f d i l u t i n gw a t 既n o to m ym ed e s a l i n a t i o nw 嬲g o o di 1 1t l l er e v e r s eo s m o s i sw a t e rw i t l l 廿l e s a t i s 6 e dc o n d u c t i v er a t e ，b u ta l s ot h eo r g a i l i cm a t t b a c t e r i aa 1 1 ds os oi nt h ew a t e rc o u l db e r 锄o v e d k e yw o r d s ：h i 曲鲫v i t yb r e w i n 舀d i l u t ew a t b e i o n 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取 得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文 中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含本人为获得江南 大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志 对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 签名： 日 期：二oo 八年三月十四日 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解江南大学有关保留、使用学位论文的规定： 江南大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允 许论文被查阅和借阅，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库 进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文， 并且本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。 保密的学位论文在解密后也遵守此规定。 签名：导师弛 查叠 日 期：二oo 八年三月十四日 第一章绪论 第一章绪论 1 1 研究背景 1 1 1 概述 近年来，随着啤酒消费需求的日益增长和产量的不断扩大，高浓酿造工艺正在被越 来越多的啤酒生产厂家所采用。 啤酒后稀释工艺中稀释水的质量在很大程度上决定了最终产品的内在质量。由于地 域、水源和装备的差异，在稀释水制备方面也有各自情况，但最终目的一致，即做出与 啤酒品质接近的稀释水，使啤酒保持原有风格。而当前国内外对稀释水的研究还集中于 它的脱氧技术、充c 0 2 技术、冷却技术等方面，以及怎样将这些环节联系起来的统一化 设备方面，而对水中各主要离子成分对啤酒质量影响的研究很少。但是随着啤酒工业的 发展，怎样用各地不同的水质生产具有品牌稳定性且受消费者信赖的产品，就成了日益 发展的啤酒生产厂家关注的焦点。 1 1 2 高浓酿造技术及酿造水 啤酒高浓酿造就是在啤酒生产中采用比正常麦汁浓度更高的麦汁进行发酵，并在生 产过程的后期用水稀释成正常浓度啤酒的工艺。如正常发酵的麦汁浓度为1 0 1 2 叩，高 浓麦汁则为1 3 1 7o p ，超高浓度的麦汁为1 8 2 4o p 【。2 0 世纪7 0 年代，美国和加拿大率先 推出高浓酿造啤酒，采用在过滤前稀释的工艺。现在，北美和北欧的一些国家已将高浓 酿造稀释法作为通常的生产技术，该技术在美国啤酒工业的应用范围已达7 0 以上。目 前，国外仍在进行该项技术的研究，麦汁浓度已提高至1 8 2 4o p ，甚至达3 0 3 6o p 【2 1 。生 产中采用如此高浓度的麦汁，在糖化工艺、酵母选育、发酵技术以及稀释水的处理等方 面，均提出了更高的要求。但该工艺的优点将更为突出，一方面能显著地降低啤酒的生 产成本，另一方面进一步提高了最终产品的淡爽度。 国外有的习惯称高浓度为高密度( g r a v i t y ) ，高浓度酿造稀释法啤酒的口味比传统法 啤酒清爽，在做法上原料配比及成品酒的成分基本上仍然同传统啤酒，而主要是在先浓 后稀上做文章。“高浓度酿造稀释法啤酒 ，即是利用高浓度麦汁，经酿造后，用处理水 加以适当的稀释，使其达到顶定的成品标准啤酒，故其更科学的叫法应为高浓度麦汁酿 造后稀释啤酒【3 1 。 高浓度啤酒发酵生产技术含义是【4 】：“在啤酒生产过程的前期，将加工产品的浓度从 销售浓度( 或称“标准浓度) 提高到一个合适的、较高的浓度范围。在主要的加工过程， 如糖化、发酵、贮酒及过滤结束以后，用符合酿造用水特性、经过特殊处理的水混合， 以恢复到销售浓度，并符合产品标准。 采用高浓酿造有许多优点，例如，在不需要增加现有的糖化、发酵、贮存等设备条 件下能够提高产量、提高设备的利用；热能、冷量显著降低、生产成本降低；可提高啤 酒非生物稳定性和风味稳定性；提高单位可发酵性浸出物的酒精产率，并使啤酒爽口。 江南大学工程硕士学位论文 但也有许多缺点，例如，降低糖化室中原料的利用率和酒花添加量；降低泡持性和风味 调配性能；降低酵母的生存性能和活力；酸洗时有难预测的畸变反应发生。 酿造用水是保证啤酒风味质量的重要条件，有啤酒血液之称，所有啤酒企业都十分 重视水源的选择。酿造用水的性质取决于水中溶解盐类的种类和含量，水的生物学纯净 度及气味，这些对啤酒酿造的全过程产生影响，现在，国内啤酒厂在酿造用水的处理上 大都采用添加石膏改良和加酸改良。一般酿造用水所达到的基本要求如表1 1 所示。 表1 1 啤酒酿造用水的水质要求5 1 t a b l e1 - 1q u a l i t yr e q u i r e m e n t so f b r e w i n g 、张t e r 1 1 3 高浓酿造后稀释及稀释水 随着中国啤酒市场激烈竞争的深化，产品质量好、低成本成为取胜关键，采取现代 的高新技术成果越来越重要和迫切，而采用高浓度酿造后稀释技术，可以在投资和运行 成本降低的情况下，增加产量2 0 4 0 。国内外许多厂家都采用了这项技术，对于采用 高浓酿造后稀释技术的产品口味、风味论述和研究较多。 高浓后稀释在酿造工艺和设备方面都有其特殊的技术要求，针对以上优缺点，各生 产厂家在使用高浓酿造后稀释工艺时的侧重点也不可能完全一致，因此，具体生产特点 还有待于各生产厂在实践中摸索完善。但是，采用高浓稀释法，必须掌握一个限度，即 高麦汁浓度的上限和稀释度的下限，按目前现有的糖化设备，要制备浓度为1 9o p 麦汁 也没有多大困难，但过高麦汁浓度能抑制酵母的增殖和发酵，与正常浓度麦汁的发酵产 物相比，有较明显的差异，例如，酯含量增幅较大，尤其是乙酸乙酯和乙酸异戊酯含量 2 第一章绪论 增加很多，使成品酒酯香味过于突出，破坏了啤酒原有的协调柔和风味。有些厂认为只 要麦汁浓度超过1 6o p ，就容易产生原料利用率降低、总损失率增加，发酵代谢产物不 协调等缺点，而麦汁浓度在1 5o p 左右时，虽然酯含量也有所增加，但其在酒内的含量 仍低于阈值，故不易在嗅觉和味感上反映出来。有的生产厂家总结认为，麦汁浓度的最 大限度为1 4 8o p ，此时，在冷麦汁供氧充分、发酵正常的情况下，啤酒的泡沫、口味及 非生物稳定性等均为良好，啤酒的稀释率可用下式表示： 稀释率= 堂丝嗪瓣蒜籍舞慕螋圳o 水的性质主要由水中所含的离子的性质的决定。这些离子对麦汁的组成、酵母发酵 的性能和啤酒的质量有直接或间接的影响。直接影响是指一些具有风味活性的离子，能 赋予麦汁和啤酒特有的口感。稀释水亦然，特别是对于高稀释率的啤酒，稀释水的质量 会直接影响成品啤酒的质量。例如【6 】：微量n a + 有甜味，多量则成咸味；m 9 2 + 有苦涩味； f e 2 + 有金属腥味；过量s 0 4 2 具有粗苦味；适量c l 有醇厚感等。所谓间接影响是指某些 离子对酶活力和酵母代谢起作用，他们大多是二价金属离子，如m f + 、z n 2 + 、m n 2 + 等。 c a 2 + 在啤酒工业中的作用是多方面的，最大作用是调节糖化醪液和麦汁的p h 值，保护 淀粉的活力以及沉淀蛋白质和草酸根等等。 对于稀释用水，特别是过滤前后的稀释用水，要求特别高。在整个高浓度酿造过程 中，稀释工序越向后推( 即高浓度的形式保持的时间越长) ，则啤酒稳定性相对好一些， 但对稀释用水的要求就越高。因为在高浓酿造啤酒中稀释用水占l o 5 0 ，有时稀释率 可高达6 0 3 0 0 ，故稀释水的质量对啤酒非生物稳定性和风味稳定性影响很大，是决定 啤酒质量的关键。目前，在将高浓度发酵液和稀释水混合之前，水处理的一般过程包括 过滤、脱氧、冷却和充c 0 2 、杀菌等，具体流程如图1 1 所示： 图1 1 稀释水制备流程图 f i g 1 - lf l o wc h a r to fd i 】u t ew a t e rp r o d u c t i o np i d c e s s 从图1 1 可以看出，现在国内外大多数研究者只注重水处理的脱氧、冷却、充c 0 2 技术以及调p h 工序，而对稀释水的水质，以及各种主要离子含量对啤酒风味及其稳定性 的研究却很少。啤酒本身是一个复杂的胶体体系，啤酒中各种离子的含量有一个相对的 平衡值，一旦当其中某种离子的含量过高，就会破坏这种平衡，影响到啤酒的风味和稳 江南大学工程硕士学位论文 定性。例如c a 2 + 浓度如果较高会影响啤酒保质期，造成浊度上升；m 9 2 + 形成的碳酸镁会 使啤酒具有收敛性的苦涩味；n a + 对啤酒无化学影响，因其能够增加啤酒的芳香，故对 啤酒而言作用很大。7 5 1 5 0m l 含量的n a + ，可以带给啤酒丰满柔和的口感和适度的芳 香；而与c 1 。结合时较之与s 0 4 2 结合使人的口感更加愉悦，s 0 4 2 。存在时，n a + 给人以不愉 快的尖酸感。故对离子要求的一个重要原则为：如果水中s 0 4 玉越多：n a + 就必须越少； s 0 4 2 。有利于蛋白质和淀粉的降解，若含量过多，会造成成品啤酒产生刺口、盐味和寡淡 的缺点；c u 2 + 浓度达o 1m 班时，具有氧化作用，不可避免的造成啤酒的浑浊；m n 2 + 含 量通常o 1 1 0 2 0 m l ，超过阈值时，会对啤酒口味产生不良影响。 1 2 国内外研究进展 现在，北美和北欧一些国家，已将高浓酿造稀释法作为通常的生产技术，但是国外 对这项技术的研究仍在向纵深发展：麦汁浓度已提高至1 8 2 4o p ，甚至3 0 3 6o p ；稀释 率高达6 0 3 0 0 。采用如此高的麦汁浓度，可想而知，在糖化工艺、酵母选育、发酵技 术以及稀释水的处理等方面，一定具有很高的特殊的要求和很大的难度。目前，对糖化 工艺、酵母选育和发酵技术的研究相对较多，对稀释水的的研究相对较少，而对稀释水 中离子对啤酒风味的影响的研究更少。我国高浓酿造技术相对国外出现较晚，8 0 年代才 有少量啤酒厂应用该项技术进行生产，近年来，随着啤酒消费需求的日益增长和产量的 不断扩大，高浓酿造工艺正在被越来越多的啤酒生产厂家所采用。然而，对高浓酿造技 术的研究和国外一样，也是集中于糖化工艺、酵母选育和发酵技术，对稀释水的研究较 少，很多只是经验的表述，并没有深入和具体的研究。 另外，与传统啤酒发酵相比，现代啤酒企业采用高浓发酵工艺，除了要增加些水 处理设备和啤酒与水混合的设备以外，几乎不需要对啤酒厂的现有设备做任何改变即可 较大幅度增产啤酒。因此，稀释水的处理和啤酒与水的混合技术就成了限制该工艺的瓶 颈。为此，我国青岛、珠江和秦皇岛等啤酒厂曾引进了美、英、丹麦的设备，这些稀释 设备将脱氧、冷却、充c 0 2 、混合一体化了，也有选用国产样机的，如兰州黄河啤酒厂 选用了青岛轻机厂生产的j g n 5 “高浓酿造啤酒的稀释水处理”设备】。 但是在整个稀释过程的研究探讨中，专家学者们更注重的是脱氧率，c 0 2 补充率等 内容。宁波金狮啤酒有限公司利用从德国引进的a l f a 1 a v a l 高浓稀释设备探讨了稀释水 含氧量与c 0 2 含量关系，高浓酒c 0 2 含量与稀释水的关系，进而研究将1 4 。p 高浓啤酒 稀释成1 1 叩啤酒时溶解氧控制在o 1 0m l 【8 1 。影响啤酒质量的因素很多，有人讨论过 生物胺对啤酒质量的影响 9 】，也有人对一些啤酒生产中常用的、对啤酒质量有一定影响 的添加剂进行了研究，针对它们与啤酒中的蛋白质、多酚、草酸钙以及b 葡聚糖等物质 作用后对啤酒的非生物稳定性以及风味稳定性所起的作用进行简要探讨【】o 】。 在水处理方法上，不同的水适合酿造不同风格的啤酒，主要是因为水中离子含量不 同。世界驰名啤酒均和它具有独特的酿造用水有关，如著名浅色贮藏啤酒( p i l s e n ) 水质硬 度低、总盐量低，适于酿制浅色、爽口、柔和的啤酒，而多特蒙特的水含丰富的氯化物、 4 第一章绪论 碳酸盐，适宜于酿制口味丰满，醇厚的浅色啤酒【6 】。所以不同啤酒企业根据自己的工艺 特点采用不同方法处理酿造用水，如用强酸型阳离子交换树脂处理酿造用水j ，也有人 专门讨论了用于地下水除盐的反渗透系统的设计，所产淡水用于啤酒生产【12 1 。在稀释水 水质上，有人提出过要求如【l3 】：( 1 ) 应用软水，其永久硬度应该低一些，如能达到1 0 或1 0 以下( 德国硬度) 则更好，水质清亮透明，无气味和不应有杂味；( 2 ) 必须无菌；( 3 ) 溶解氧 含量低，国际上要求 0 0 5 5m g l 或更低，但至少应 02 m 舡) 后就会分解成普通的氧。挥除臭氧与水混台罐的水为杀菌后的无菌水。 第四，除氧：c q 置换法脱氧，若混合气体的总压力不变，向水中充c 0 dc 0 2 的分 压相对增高，氧分压相对降低( 即c 0 2 在水中溶解度变大，氧溶解度变低) ，氧可以从水 中释放出来。此时要求水中溶氧量不能超过0 0 3m 叽。 第五，冷却：用薄板冷却器冷却。先将稀释水与待灭蔺水对流冷却后，轻度充c 0 2 ( 以 免脱氧后的水又吸氧) ，然后用冷媒冷却至需要的温度。 第六，填充c 岛：冷却时轻度充入c 吼，啤酒稀释后再补充c 0 2 达到啤酒所要求的 c 如含量。 经过以上处理后，才能存储于稀释水专用的储水罐中，并在储水罐中用c 仉背压。 b 稀释水脱氧设备工艺参数 稀释水脱氧设备技术指标：制水能力：可选5 - 3 0 1 丫h ( 1 d ；稀释水氧含量：l o - 2 0 峙k 脱氧水c 0 2 含量：4 扎：混酒偏差：02 。p 。稀释设备见圈3 1 所示。 圈3 1 稀释 殳备 f i g3 - le q u 岫“c o f d n “ 2 ) 啤酒稀释方式： 将原酒与稀释水水按预定比例混合，在稀释过程中，要保持稳定的混合比例，以确 保混合的均匀性和混合后的浓度指标。先用c 0 2 将清酒罐及其管路背压后，泵入一定量 的稀释水，再将原酒过滤压入清酒罐。摄后通入c 0 2 井搅拌4 6m i n ，使酒水混合均匀。 稀释水流量为o - 5 0l 抽i n ，啤酒流量为0 - 2 0 0l 蛐，主要由两台流量计进行监控。稀释 过程见图3 - 2 所示。 江南大学工程硕士学位论文 圃_ 圈一网 土 i 入清酒罐1 卜一1 拎卺鼙 卜一l 填充c 侥l _ - m _ _ h _ - _ _ _ _ _ _ _ “l - - - _ 一- _ _ _ _ _ - _ _ o _ _ _ 一 图3 2 稀释过程 f i g 3 2d i l u t i o np r o c e s s i n g 该过程中酒水混合及填充c 0 2 需一套控制系统，由于过滤啤酒的浓度高，过滤压差上 升快，酒水混合后酒液温度上升较高，入清酒罐之前需要冷却。 3 ) 产品合格检验单 根据g b 4 9 2 7 9 l 所规定的啤酒质量标准，再根据本公司的实际生产经验，制定了成 品8o p 啤酒出厂所需要的产品合格检验单，具体见表3 - 1 。 表3 18 。p 啤酒出厂合格检验内容 t a b l e3 1t e s tc o n t e n to f8o pf m a lb e e r 3 3 结果与分析 3 3 1 调节前后稀释水中各指标分析 相关文献n 酗和食品卫生法都对稀释水部分指标提出了要求，具体要求为： 第三章调节后稀释水在啤酒酿造中的应用 无菌、清亮透明、无混浊、无污染物、无异味； 水温o 2 左右，与稀释啤酒的温度接近； p h 值4 o 4 6 ，与啤酒的p h 接近； 溶解氧含量0 1m l 以下，c 0 2 含量接近于要稀释的啤酒； 总硬度3 5o d h 以下。 根据以上相关标准，本节分别研究测定了用于把1 3 5o p 原酒稀释至8o p 成品啤酒时的 调节前稀释水( a ) 和具有较佳离子组成的稀释水( b 和c ) 的离子含量及其它相关指标，结 果如表3 2 和表3 3 所示。 表3 2 稀释水中无机离子含量( m g l ) t a b l e3 2i n o r g a n i ci o n sc o n t e n ti nd i l u t ew 撇 由表3 2 和表3 3 可以得出，随深井水在反渗透水中比例的增加，各种无机离子的 浓度较原稀释水有明显的升高。在其他常规指标中，如p h 和电导率也有所增大，但是 稀释水的碱度、浊度、色度和溶氧量没有变化。稀释水b 和c 虽然添加深井水的比例 不同，但是在各种指标上两者都较为接近，这可能主要与反渗透和离子交换两种水处理 设备的处理效果有关。 3 3 2 成品啤酒的品评 为了检验调节前后各种稀释水所对应稀释酒样的口感，分别用调节前后三种稀释水 对同一批高浓酿造酒稀释，然后对所生产的成品啤酒进行感官品评，品评人员和规则与 前相同。连续品评五次算其平均值。结果见表3 - 4 。 2 l 江南大学工程硕士学位论文 表3 4 不同稀释水所对应成品酒的口感品评 t a b l e3 _ 41 h s t es c o r eo f b e e rw i t hd i 能r e n td i l u t e 、a t e r 由口感品评可以看出，调节后稀释水b 和c 所对应酒样的口感得分明显高于原来稀 释水a 对应酒样。并且1 0 位品评人员中有8 位认为调节后稀释水所对应酒样的柔和性 和醇厚感明显优于原稀释水对应的酒样。所以用调节后稀释水对应的成品啤酒口感较 好。而对于用稀释水b 和c 分别把1 3 5 0 p 稀释至8 0 p 成品啤酒后，两种啤酒的品评得 分较为接近，不能明显区分出两者口感间的差异。 3 3 3 调节前后稀释水对成品啤酒质量的影响 1 ) 稀释水调节前后对应成品啤酒常规理化指标的研究 为了进一步考察调节前后稀释水b 和c 对啤酒质量的影响，用b 和c 将1 3 5 0 p 高 浓原酒稀释至8o p 成品啤酒，然后进行常规指标分析，并与原来调节前所用的稀释水a 稀释制得的成品酒做对比，结果见表3 5 、表3 6 和3 7 所示。 由表3 5 、表3 6 和3 7 可以看出，选用调节后的稀释水稀释出的成品啤酒p h 和苦 昧值略有升高，泡持力也稍有延长，而色度、浊度和c 0 2 含量变化不大，总酸则稍有下 降。而对于用稀释水b 和c 稀释后啤酒的各指标更为接近。总体上讲，调节前稀释水和 调节后稀释水所对应的成品稀释酒理化指标稍有不同，但是变化并不大。 表3 5a 水作为稀释水稀释啤酒的啤酒理化指标 t a b l e3 5p h y s i c a la n dc h e m i c a li n d e xo f b e e rw i t l law a t e r 第三章调节后稀释水在啤酒酿造中的应用 表3 - 6b 水作为稀释水稀释啤酒的理化指标分析结果 t a l b l e3 - 6p h y s i c a la n dc h 锄i c a 】i n d e xo f b e e r 诵廿lbw a t e r 表3 7c 水作为稀释水稀释啤酒的理化指标分析结果 t a b l e3 - 7p h y s i c a la n dc h e m i c a li n d e xo f b e e r 、析也c 、a t e r 2 ) 稀释水调节前后稀释啤酒非生物稳定性的变化 离子含量的多少与啤酒的质量有着密切的关系【2 9 1 ，某些无机离子是蛋白质或多酚变 成浑浊物的催化剂【3 0 1 ，含量太高则会严重影响啤酒的非生物稳定性，因此，根据参考文 献，本实验以浊度为考察指标，选取酿造、储酒工艺都相同但不同批次的高浓酒体，分 别用p j l h 。2 0 啤酒老化实验机对稀释水a 、b 和c 稀释成的酒样进行强制老化实验， 然后分析其浊度变化趋势，结果见表3 8 。 从表3 8 中的实验结果可以看出，不同稀释水所对应的成品啤酒，强制老化过程中 浊度变化没有明显的差别，这说明稀释水调节前后对成品啤酒的非生物性并没有很大的 影响。可以代替原稀释水来稀释啤酒。 江南大学工程硕士学位论文 表3 8 成品酒强化实验结果( e b c ) 1 a b l e3 - 8f o r c e da g i n ge x p e r i m e n tr e s u l to f b e e r 实验样品 实验周期 0l23456789 第1 ” o 0 90 0 70 0 7 o 0 8o 1 0 0 1 1 0 1 20 1 20 1 40 1 6 2 ”o 1 00 0 80 0 70 0 6o 0 90 1 1o 0 90 1 3o 1 40 1 6 批 3 ”o 1 0o 0 9o 0 8o 0 70 1 0o 1 1o 1 10 1 2 0 1 4o 1 5 第 1 8o 0 8o 0 7o 0 8o 0 9o 1 lo 1 2o 1 2 0 1 4o 1 40 1 5 2 开 o 0 9 o 0 8 o 0 80 0 9o 】oo 1lo 1lo 1 20 1 3o 1 5 批3 开0 1 00 0 80 0 90 0 9o 1 0o 1lo 1 20 1 3o 1 4o 1 6 第 1 ”0 0 90 1 0o 0 80 1 0o 1 lo 1 2o 1 20 1 3o 1 40 1 6 2 ” 0 1 0o 1 1o 0 90 0 8o 1 00 1 1o 1 20 1 20 1 30 1 5 批3 ”o 0 90 1 0o 1 00 1 0o 1 0o 1 10 1 20 1 3o 1 30 1 5 第 1 ”0 0 90 0 9o 0 80 1 0o 1 lo 1 10 1 2o 1 3o 1 4o 1 6 四 2 开0 0 80 0 90 0 90 1 0 o 1l o 1 20 1 2 0 1 3o 1 5o 1 5 批3 开o 0 9o 1 l0 0 9o 1 0o 】oo 1 lo 1 2o 1 3o 1 3o 1 5 第 l ”0 0 80 0 8o 0 9o 1 0o 1lo 1 10 1 2o 1 30 1 5o 1 6 五 2 ”0 0 90 0 9o 1 00 1 l0 1 1o 1 2o 1 30 1 30 1 40 1 5 批3 开0 0 8o 1 00 0 90 1 0o 1 00 110 1 20 1 30 1 4o 1 6 注：1 4 、2 4 和3 4 分别代表用c 水、a 水和b 水稀释的成品啤酒。 3 3 48o p 成品啤酒较佳离子含量范围的确定 根据品评结果，可以得出“1 0 1 6 深井水+ 反渗透水作为稀释水得到的成品啤酒 口感较佳。所以，对于三得利啤酒公司生产的1 3 5 0 p 高浓酒体稀释至8 0 p 成品啤酒，初 步提出其较佳的离子含量范围，结果见表3 9 。 表3 98 。p 成品啤酒较佳离子含量范围 r a b l e3 9t h er e l a t i v eb e n e rc o n t e n to fi o n so f8o pf i n a lb e e r 3 4 本章小结 1 通过多次口感品评得出，分别选用离子组成较佳的调节后稀释水b 和c 把1 3 5o p 原酒稀释至8 0 p 成品啤酒的口感好于调节前稀释水a 稀释得到的成品啤酒。 2 调节后稀释水中部分指标略有变化，离子含量由于深井水加入比例的增大而有所升 高，但是稀释出的成品啤酒在非生物稳定性上比着原来没有明显的变化。总体来讲，分 别用调节后稀释水b 和c 把1 3 5 0 p 稀释至8 0 p 成品啤酒的质量相对原稀释水a 稀释的 2 4 第三章调节后稀释水在啤酒酿造中的应用 成品啤酒有明显提高。 3 结合口感品评结果，得到由1 3 5 0 p 稀释至8 0 p 成品啤酒的较佳离子组成范围为：c 1 - 3 5 4 1 m l ，s 0 4 2 3 2 3 4 m l ，z n 2 + o 2 - 0 3m g l ，k + 6 8 7 0m l ，m 矿2 8 3 0m l ，n a + 2 9 3 1m l ， c a 2 + 9 1 1m l 。 江南火学工程硕士学位论文 第四章反渗透法与离子交换法对水质处理的研究 4 1 引言 无论是人类生活中的饮用水，还是一些行业中的生产用水，都要经过适当的处理后 才能使用。随着社会快速的发展，一些行业中的用水要求越来越高，如医药、食品、发 酵和饮料等等。所以水处理技术正日新月异的发展，相继涌现出了各种各样处理技术， 分为物理法、化学法和生物处理法三大类f 3 。如物理法中有：重力沉降法、过滤法、吸 附法和膜渗透法等等，其中膜渗透发展最为活跃，它是借助于膜的选择性渗透作用，对 混合物中溶质和溶剂进行分离、分级和富集的方法。膜分离过程一般不发生相变，可在 常温下进行。具有工艺简单、能耗低、效率高等优点，在水处理应用中发展相当迅速。 但膜分离法还存在一些不足之处，主要表现在：膜上面容易形成附着层，使膜的通量下 降；操作后，膜清洗困难；膜的耐用性差等。膜分离大致可分为：超滤法( u f ) 、微滤法 ( m f ) 、纳滤法( n f ) 、渗析法( d s ) 、电渗析法( e d ) 、渗透汽化法( p v ) 、反渗透法( r o ) 、液 膜法( l m ) 等。化学法主要包括：中和法、化学沉淀法、氧化还原法凝聚沉淀法、离子 交换树脂法和高级氧化技术等。而微生物处理法主要是是利用某些微生物作用，使废水 中的无机或者有机污染物降解为无机物而除去。如嗜氧微生物可将废水中的有机物氧化 物分解为c 0 2 、h 2 0 和硝酸盐、磷酸盐、硫酸盐等降低废水的毒性，使之净化。可以起 到物理、化学方法很难达到的作用j 正受到越来越广泛的重视【3 2 1 。 正是由于很多先进的水处理技术的出现，以及联合计算机技术的出现，所以基本上 满足了行业需求f 3 4 1 。对于啤酒行业，水质稳定是啤酒质量稳定的前提，水质处理过程中 不应只注意处理手段，更应注意处理效果。生产高质量的啤酒，应从生产高质量的水开始。 为了满足发酵过程中酵母的需求和得到口感较好的成品啤酒，对酿造用水水质都有一定 的要求。特别是高浓酿造后稀释技术出现以后，需要把稀释水直接添加到过滤过程中成 熟酒中，这就对水的要求进一步提高。为了保证成品啤酒在添加稀释水后还保持原有的 风味和口感，需要对稀释水中每一种离子含量进行严格的控制。目前啤酒厂采用较多的 水处理技术主要有：离子交换法、分渗透膜过滤法和化学沉淀法等等。 本论文根据本公司的实际应用情况，选择当前啤酒厂较为普遍的酿造用水的处理方 法，即反渗透膜过滤法( r o ) 、离子交换法( i e ) 两种水处理方式为研究对象，依据2 3 3 中 确定的稀释水混合方式分别对反渗透和离子交换两种水处理方式进行成本核算，最后选 择出相对较佳的稀释水制备方案。 4 2 材料与方法 4 2 1 主要原料和试剂 深井水，自地表下2 3 8m 深处的井水，电导仪测定其平均电导率为1 5 5 0m s c i i l ； 其它参见2 2 1 2 6 第四章反津透法与离子空挠法对水质处理的研究 4 2 0 主要仪器 反渗透设备8 ”b w 3 0 l e 埘0 4 x 1 8 离子交换承设备，2 0 0 0 5 1 0 0 i c 2 5 a 型离子色谱仪 原子吸收分光光度计s c 廿a a a 2 2 0 k 、n a 、m g 、z n 、c a 空心阴极灯 马福炉s x - 4 - 1 0 混合纤维素酯微孔滤膜 d d b 3 0 5 型便携式电导率仪 p h s 3 c 型精密p h 计 4 上3 分析方法 美国陶氏公司 太仓华太水处理厂 美国d i o n 既公司 美国、辄丑1 1 ( 瓦里安) 公司 威格拉斯( 北京) 有限公司 上海洪纪设备仪器公司 卜海新亚挣化器件厂 上海盛磁仪器有限公司 上海雷磁仪器厂 1 1 无机离子测定方法的测定参见22 3 。 2 ) p h 值测定m 】 4 2 4 实验方法 1 1 离子交换法 离子交换法是我国目前应用晟广泛的水处理技术之一。常用的离子交换剂是离子交 换树脂，上面有许多孔隙。可分为两个部分：一部分是不能移动的高分子基团，构成了 树脂的骨架；另一部分是可移动的离子，构成树脂活性基团，离子能够在骨架中进出。 利用离子交换剂与溶液中的离子之间发生交换反应进行分离。分离效果很好，不仅用于 带相反电荷离子之问的分离，还可用于带相同电荷或性质相近离子之间的分离。同时还 广泛地应用于微量纽分的富集和高纯物质的制备等】。 主要技术指标：软化能力5 0m 2 台，进水硬度25 叫0m g n 几，出水硬度 3 ，每2 个月也必须更换新溶液。此举是为了保持膜的渗透能力及保 护膜免受各种污染。 4 4 本章小结 1 反渗透法和离子交换法两种水处理方法均能有效地去除深井水中的无机离子、胶体 和其他物质，但是反渗透水处理技术制取的纯净水，其质量优于离子交换法。 2 通过对两种水处理方式的经济成本核算可以得知，在处理这种深井水时，反渗透法 比离子交换法更为经济。 3 比较两种水处理方式，反渗透法无论是在制备纯净水的质量，还是投入和运行成本 方面都明显优于离子交换法，是一种较理想的稀释水的制备方式。 3 2 第四章 反渗透法与离子交换法对水质处理的研究 4 通过对深井水和反渗透设备处理水的检测，由于深井水取至地下2 3 8m 处，不易受 到影响，所以水质比较稳定，而且反渗透处理水的质量也比较稳定。这为生产质量的啤 酒奠定了良好的基础。 江南大学工程硕士学位论文 主要结论与展望 主要结论 在啤酒高浓度稀释过程中，稀释用水的质量是高浓度啤酒稀释技术的核心及关键， 它对稀释后成品酒的质量和风味具有极其重要的影响。针对本公司未来发展的计划，本 论文主要选择以1 3 5o p 稀释到8o p 为实验对象，探讨了水中不同离子对成品啤酒质量 的影响，以及实际生产过程中稀释水的制备工艺。主要结论如下： 1 不同离子浓度的稀释水稀释相同原酒液制得的成品啤酒中，口感品评结果存在明显 的差别：即无机离子同其它风味物质一样，对啤酒样品的口感有重要的影响。通过对几 种风味代表性物质进行主成分分析，可以得出：把无机离子和有机酸、高级醇、酯一起 作为风味和口感评价指标，能够更好的反映出啤酒风味和口感信息，是对风味和口感综 合评价的重要补充。当稀释率一定时，稀释水就成为修饰口感的最有力方法。 2 通过品评初步确定了将1 3 5o p 高浓啤酒稀释到8o p 成品啤酒时较佳的稀释用水离子 组成为：k + 4 5m l ，m 矿+ 1 8 4m l ，n a + 1 2 1 1m l ，c a 2 + 6 0 5m l ，c 1 3 9 2 6m l ， s 0 4 2 9 9 8m l ，电导率为0 1 9 7m s c m ；由1 3 5 0 p 稀释至8 0 p 成品啤酒的较佳离子组成 范围为：c 1 。3 5 4 lm 舡，s 0 4 小3 2 3 4 m 班，z n 2 + o 2 - o 3m 舡，k 十6 8 - 7 0m 班，m g p2 8 3 0m 班， n a + 2 9 3 lm l ，c a 2 + 9 11m l 。 3 通过对两种稀释水制备方式成本分析得出：反渗透法制水成本较低，仅为离子交换 法的1 2 l 3 ，设备占地面积小，操作简单，运行周期长，基本无酸碱污染。而且采用 反渗透水处理技术制取稀释用纯净水，其质量优于离子交换法，不但脱盐好，使导电率 达到要求，而且水中的有机物、细菌等均能除掉。 展望 本论文主要从不同稀释水对高稀释率啤酒的口感影响入手，探讨了水中不同离子对 成品啤酒质量的影响，以及实际生产过程中稀释水的制各。由于时间和实际情况所限， 以下几方面还存在不足，可以在后续工作中考虑进行研究： 1 、文章只是初步讨论了稀释水中各种离子对成品啤酒质量的综合影响，而对每种 离子的影响没有过多涉及；对于每种离子与啤酒质量的关系以及不同离子之间的协同作 用没有进行过多的研究。 2 、研究不同离子对成品啤酒质量影响机理。 3 、建立成品啤酒中主要无机离子较佳的含量范围。 致谢 致谢 本论文是在李崎教授的精心指导和亲切关怀下完成的。论文从选题至最终定稿，凝 聚了李老师巨大的心力。她渊博的理论知识与丰富的实践经验，严谨的治学态度和敬业 精神使我获益非浅。在李老师