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第13章 过滤设备发展史

苏美尔人、古埃及人制作面包酿造古代啤酒,是不经过滤而直接饮用的,因此,必须采用吸管吸饮啤酒,防止未发酵的谷物皮壳进入喉咙。啤酒传入欧洲以后,啤酒酿造技术有了显著进步,酿造好的啤酒仍然没有过滤,而是采用自然沉淀的办法将大部分固形物包括 加入的香料、发酵酵母等分离。这种自然澄清的办法,解决不了啤酒的浑浊问题,浑浊的啤酒给人不愉快的感觉。随着啤酒业的发展,瓶装啤酒的面世,玻璃杯的大量使用,消费者对啤酒的外观要求也越来越高,过滤问题引起了啤酒业界的注意。

18世纪末,有人提出用蛋清蛋白、明胶蛋白来澄清啤酒的办法。由于种种技术方面的原因,未被啤酒业界采纳。此后,过了约100年,到19世纪末,由于电的发明,啤酒生产工业化的步骤加快。电动酒泵的发明和大量使用,啤酒通过管道系统、合流器、啤酒泵、贮酒容器形成了一个完整顺畅的体系。正是由于电动泵的加压作用,啤酒的机械过滤成为可能。这样,啤酒过滤问题重新引起了人们的兴趣和重视。1879年,阿尔伯特纸板过滤机过滤啤酒成功 。啤酒通过电动泵加压进入纸板过滤机,将啤酒酵母和其他悬浮物除去。用机械的办法进行过滤,获得了良好的效果。同时,加快了过滤的速度,促进了啤酒生产的机械化、自动化过程。

20世纪20~30年代,部分啤酒厂采用离心机分离啤酒酵母 。一般的贮藏啤酒酵母在发酵后期都会沉淀下来,比较容易分离。但是,有的沉降性能不太好,大部分酵母悬浮在酒液中,采用离心分离的办法很有效。直到90年代,仍然有一些厂家使用离心机。但是离心机也有局限性,不能完全去除蛋白质混浊物。

早期的纸板过滤机和酵母离心机虽然对啤酒的澄清有明显的作用,但纸板过滤机、离心机设备费用昂贵,生产成本也比较高,对于规模不大的啤酒企业来说,仍然不太适用,大规模推广很难。 20世纪40年代,推出了造价低廉的棉饼过滤机 ,采用棉纤维过滤啤酒。20世纪80年代前,中国啤酒业大量使用棉饼过滤机。这种过滤机分为洗棉机、压棉饼机、过滤机三个部分。先将棉饼撕碎,投入洗棉机中,一边加温,一边搅拌。将棉饼中的酵母和其他杂质去掉,经高温消毒杀菌,然后经压棉机压制成一块块的圆形棉饼 。啤酒过滤前,将棉饼一块块装入棉饼过滤机的板框中,用螺杆旋紧,连接啤酒泵开始过滤。

棉饼过滤机虽然过滤质量好,但输出量小,生产能力有限,往往要几台机同时操作才能解决问题。况且,棉饼过滤机劳动强度大,占地面积又多,这些都制约了棉饼过滤机的发展。

随着啤酒生产能力的扩大,必须有新的设备来代替。早在20世纪20年代,美国人发明了硅藻土过滤机。1925年,硅藻土过滤机用于啤酒过滤并取得圆满成功。之后,硅藻土过滤机不断完善,现在有圆盘式和烛式两种机型。硅藻土过滤机的过滤能力不断提高,现已达到每小时50千升 。不仅过滤效果显著,而且适于自动化生产。 20世纪80年代后期,硅藻土过滤机已经完全取代了棉饼过滤机。

硅藻土是藻类——硅藻的化石,本身布满了许多的微孔,具有良好的吸附能力,是一种良好的过滤介质。世界最著名的硅藻土品牌是美国赛力特公司生产的。中国吉林长白山、云南腾冲也有硅藻土矿藏,美国赛力特公司在吉林临江建厂生产。近10年来,赛力特品牌凭借产品质量优势成为国内各大啤酒企业的首选。

世界各国对啤酒都有具体质量标准,啤酒的质量标准分为理化指标和外观要求两个部分。我国《啤酒国家标准》中明确了啤酒的浊度和外观透明度的要求,浊度按欧洲酿酒协会制订的EBC标准测定;淡色啤酒外观透明度的要求是“清亮透明,允许有肉眼可见的微细悬浮物和沉淀物(非外来异物) ”。由于啤酒含有丰富营养物质,本身是一种不稳定的胶体溶液。啤酒中含有一部分高分子蛋白质和多酚类物质,在一定的条件下,比如说温度变化,激烈震动等等,都会造成混浊,这种现象通常称之为啤酒的“非生物稳定性”。

20世纪70年代,这一问题一直困扰着中国啤酒业。为了解决这一难题,采取在糖化阶段添加甲醛的办法,利用甲醛和高分子蛋白质和多酚物质产生“络合”作用,结合成大的颗粒,通过旋涡沉淀槽分离除去。80年代,美国、德国等发达国家采用了一种叫PVPP过滤机的设备及工艺技术,结合硅藻土过滤,彻底解决了啤酒非生物稳定性的问题。PVPP是一种叫聚乙烯吡咯烷酮的有机化合物,商品名称” Polyclar”,由甲醛、乙炔经一系列的化学反应交联聚合而成。PVPP是一种不溶于水和乙醇溶液的白色粉末,对啤酒中的高分子物质和多酚物质有很强的亲和力。PVPP不残留于啤酒中,对啤酒的泡沫、口感没有影响。但是,PVPP设备投资大,生产成本高,一般中小啤酒厂难以采用。

在20世纪的100年间,从啤酒过滤理论的确立,到过滤工艺、设备的改进,成就辉煌。近十几年来,市场对啤酒的口感、外观提出了更高的要求。巴斯德杀菌法将啤酒加热到60~65℃,杀灭啤酒中的微生物,延长了啤酒的保质期。但是,加热杀菌的同时,多酚和蛋白质被氧化,蛋白质变性,各种水解酶失活,啤酒的口感、风味、色泽等发生了变化。为了解决这一问题,现在不经高温杀菌,采取0℃左右用0. 4~0. 5微米的膜过滤设备过滤,达到冷除菌的目的,克服了巴氏杀菌的缺点。这就是当今市场上流行的“纯生啤酒”核心技术。

过滤设备研制方面,美国500强之一的著名企业——颇尔(PALL)过滤器有限公司,是全球首屈一指的过滤设备厂家。该公司是由颇尔博士1946年创办,生产的硅藻土过滤机、PVPP过滤机和纯生啤酒膜过滤设备等,不仅产品质量精良,而且服务体系完美,深受广大客户欢迎,为中国各大啤酒企业广泛采用。

目前,我国大的啤酒企业采用了世界先进的硅藻土过滤机,一部分规模大的啤酒厂引进了PVPP设备。啤酒质量得到充分保证,保质期可以达到1年。

中国的轻工机械行业经过多年的技术引进和消化吸收,国产的硅藻土过滤机进步也很快,许多中小啤酒企业采用国产硅藻土过滤机。由于条件的限制,PVPP过滤机、膜过滤设备暂时还没有国产化。相信不久的将来,中国的过滤设备一定能够赶上世界先进水平。