专利名称：一种膜法啤酒除菌及酵母回收的方法
技术领域：
本发明涉及啤酒加工领域，具体的说，涉及一种膜法啤酒除菌及酵母回收的方法。
背景技术：
啤酒是人类最古老的酒精饮料，是水和茶之后世界上消耗量排名第三的饮料。啤酒于二十世纪初传入中国，属外来酒种。啤酒是根据英语Beer译成中文“啤”，称其为“啤酒”，沿用至今。啤酒以大麦芽、酒花、水为主要原料，经酵母发酵作用酿制而成的饱含二氧化碳的低酒精度酒。现在国际上的啤酒大部分均添加辅助原料。有的国家规定辅助原料的用量总计不超过麦芽用量的50%。在德国，除出口啤酒外，德国国内销售啤酒一概不使用辅助原料。在2009年，亚洲的啤酒产量约5867万升，首次超越欧洲，成为全球最大的啤酒生产地。传统方法采用硅藻土及纸板过滤、巴氏灭菌，这些方法的缺点是除菌不够彻底，保 质期短，容易出现卫生安全问题。此外，我国是世界第一大啤酒生产国，年产啤酒超过4200万千升，为此每年硅藻土耗用量高达3. I万吨左右。然而，硅藻土过滤存在以下问题(I)操作硅藻土过滤机进行过滤时劳动强度大，硅藻土粉尘对操作工健康不利，引起硅肺病并且是一种致癌物质(WH01997) ; (2)硅藻土作为一种矿产资源会出现资源短缺问题，大量使用必然会导致成本增加；(3)硅藻土不能回收利用，废弃的硅藻土已经造成了严重的环境污染；(4)对细菌的截留去除并不理想，需要采用巴氏杀菌以杀死细菌或微生物，导致一些芳香化合物的氧化，同时杀菌后的菌体将残留在酒中，影响风味。因此，与硅藻土过滤相比，膜技术可缩短方法流程，可同步进行除菌及除浊，无需进行再次杀菌，节能降耗，避免污染，更好地保持啤酒的风味和营养，提高啤酒的澄清度，在各方面都有明显的技术优势。啤酒在发酵过程中产生的酵母，最后形成泥状沉淀，对传统方法来说，大约为总量
的2% ;从酵母中回收的沉积物啤酒量大约为总成品啤酒量的1%，而在膜法过滤系统中，浓
度很稀的啤酒渗过膜面被过滤，而酵母继续循环。膜法过滤不需过滤助剂，已越来越多地运
用于从酵母中回收啤酒，使啤酒酵母循环利用，既可回收质量很好的啤酒，又可提高经济效.、
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发明内容
本发明目的在于提供一种膜法啤酒除菌及酵母回收的方法，本发明所述方法使用无机陶瓷膜技术进行啤酒澄清除杂及酵母回收，简化传统的工艺流程，节能降耗，更好地保持啤酒的风味和营养，并能同步回收发酵罐底液中的啤酒以及啤酒酵母，使啤酒收率更高，啤酒酵母能循环利用。为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案
一种膜法啤酒除菌及酵母回收的方法，所述方法包括如下步骤
A)对设备进行除菌，除去设备中的氧气；
B)发酵罐(I)中的粗啤酒经过粗过滤器，再经过精密过滤器(II)，得到一次除菌啤酒；C)从精密过滤器(III)出来的一次除菌啤酒经过陶瓷膜终端过滤器(IV)，最后进入清酒罐；
D)发酵罐(I)中的酵母泥进入陶瓷膜错流过滤器(V)；
E)从陶瓷膜错流过滤器(V)出来的生啤进入清酒罐，酵母泥母液进行浓缩，浓缩后得到的酵母进入发酵罐(I)再利用。本发明步骤A)所述的除菌和除去设备中的氧气可以采用现有技术任何的除菌和除氧方法，本发明优选采用的为
步骤A)中所述的除菌为蒸汽灭菌或热水灭菌，所述热水温度为8(Γ100 ;优选所述蒸汽温度为10(Tl20°C，压力为O. Γ0. 3Mpa ;优选所述热水温度为90°C。除去设备中的氧气可以向设备中通入脱氧水，直至设备中无气体排出；所述脱氧水可以为现有技术中本领域任何的脱氧水，本发明优选的为溶解氧为I. 6mg/
L0根据本发明所述的方法，步骤B)所述粗过滤器过滤精度为O. 8 2 μ m，优选为I μ m ；
更优选所述粗过滤器为机械过滤器、金属过滤器或袋式过滤器；
所述精密过滤器过滤精度为O. 6"! μ m,优选为O. 8 μ m ;
根据本发明所述的方法，步骤C)所述陶瓷膜终端过滤器和步骤D)所述陶瓷膜错流过滤器的陶瓷膜材质为氧化铝、氧化锆或氧化钛。根据本发明所述的方法，步骤C)所述陶瓷膜通道直径为riOmm，陶瓷膜孔径为50 800nm。根据本发明所述的方法，步骤C)所述陶瓷膜终端过滤器中的过滤压力为O. 03 O. 3Mpa。根据本发明所述的方法，步骤D)所述陶瓷膜错流过滤器的通道直径为riOmm，陶瓷膜错流过滤器的孔径为2(T800nm。根据本发明所述的方法，步骤D)所述陶瓷膜错流过滤器中的压力为O. Γ0. 5MPa，所述膜面流速为O. 5 5m/s。根据本发明所述的方法，步骤E)所述浓缩的浓缩倍数为1(Γ12倍。更进一步的，本发明还优选在陶瓷膜终端过滤器设有CO2气体进口，可对陶瓷膜终端过滤器进行反吹；
优选所述CO2气体进口压力控制在O. 2^0. 4MPa。更进一步地，本发明中的蒸汽管路和陶瓷膜终端过滤器的CO2气体管路都设有气体过滤器。本发明所述的发酵罐和陶瓷膜终端过滤器均为本领域常用设备，本领域技术人员清楚知晓上述发酵罐和陶瓷膜终端过滤器的结构，更进一步知晓其所相连接的蒸汽管路和CO2气体管路；
本发明所采用的气体过滤器也为本领域现有技术所常用，本领域技术人员清楚知晓这种气体过滤器的结构和连接方式。更进一步地，蒸汽过滤器由预过滤器和终端除菌过滤器构成，预过滤器材质可以为聚丙烯或玻璃纤维膜滤芯，也可以为金属烧结过滤器，过滤精度为I μ m，用以保护终端除菌过滤器。终端除菌过滤器材质为聚四氟乙烯滤芯，过滤精度为O. OlMffl,可实现在线蒸汽消毒。本发明的技术方案具有如下优点由于采用本发明所述的啤酒分离工艺，取代现有的硅藻土除菌工艺，避免加工中的热过程，较完整地保留了啤酒中的各种营养成分，同时实现啤酒除菌和酵母循环利用，降低和解决了污染物的排放，缩短工艺流程，实现除菌和酵母回收一体化。
图I是根据本发明实施例的啤酒除菌及酵母回收的工艺流程图。其中，I-发酵罐，II-粗过滤器，III-精密过滤器，IV-陶瓷膜终端过滤器，V-陶瓷膜错流过滤器，VI-蒸汽除菌器，VII-CO2除菌器；a_粗啤酒，b-热水，C-脱菌水，d-蒸汽，e-清酒，f- CO2, g-颗粒及菌体，h-酵母泥，i-生啤酒，j-酵母泥母液，k-酵母；广14-阀 门。
具体实施例方式以下用实施例对本发明的技术方案作更详细的解释说明，但其并非是对本发明的限制。下面描述根据本发明实施例的精制方法。根据本发明实施例的啤酒过滤及酵母回收工艺包括
A)采用蒸汽或者热水将设备除菌，向设备中通入脱氧水并运行设备，除去设备中的氧
气;
B)发酵罐中的上清液经过粗过滤器去除颗粒以及大分子物质；
C)所述的啤酒进入精密过滤器进一步去除颗粒以及大分子物质，保护后续的陶瓷膜终端过滤器；
D)采用无机陶瓷膜终端过滤器对所述啤酒进行除菌后进入清酒罐；
E)发酵罐底液进入陶瓷膜错流过滤器，渗透液进入清酒罐，浓缩液进行循环浓缩，浓缩后的酵母进入发酵罐再利用。具体而言，如图I所示，设备除菌可采用蒸汽灭菌或者是热水灭菌，采用蒸汽灭菌，蒸汽d温度控制在10(Tl20°C，压力控制在O. Γ0. 3MPa，将整个设备进行灭菌；采用热水灭菌，热水温度控制在8(Γ100 。开启阀门1，向设备中通入脱菌水C，运行设备，待阀门11有脱菌水c流出，则关闭阀门I，开始进入发酵罐中产生的粗啤酒a。粗啤酒a经过粗过滤器II去除颗粒及大分子物质，透过液再经过精密过滤器III进一步去除大分子物质，减轻陶瓷膜终端过滤器的负担，以保证陶瓷膜终端过滤器稳定运行。所述透过液进入陶瓷膜终端过滤器进行除菌过滤，陶瓷膜渗透液e即为无菌啤酒，被陶瓷膜截留下来的菌体及残渣可定期外排。有利地，陶瓷膜终端过滤器IV的孔径可以是50nm_800nm，这样可以有效地去除啤酒中的杂质和细菌。优选地，管式无机陶瓷膜终端过滤器IV的孔径可以是200nm-600nm。进一步优选地，管式无机陶瓷膜终端过滤器IV的孔径可以是500nm，这样不仅可以全部去除啤酒中的杂质和细菌，而且可以最大程度地保持啤酒的营养和风味。
有利地，陶瓷膜终端过滤器IV的膜通道的直径可以是4mm-10mm，这样可以提高管式无机陶瓷膜终端过滤器IV的处理能力。所述过滤的操作压力可以是O. 03Mpa-0. 3Mpa。优选地，所述过滤的操作压力可以是O. 05Mpa-0. 25Mpa。进一步优选地，所述过滤的操作压力可以是O. IMpa0进一步地，陶瓷膜终端过滤器设有CO2气体进口，CO2气体管路设有气体除菌器VII，可在膜管清洗时，对陶瓷膜进行反冲，更有效地恢复膜通量。更进一步地，在陶瓷膜终端过滤器IV的通量下降至起始通量的40飞0%时，设备停止过滤，用热水b清洗设备，此时开启阀门10，开始通入CO2气体f，对陶瓷膜进行反吹清洗，清洗残渣g排出。酵母泥h进入陶瓷膜错流过滤器进行啤酒回收以及酵母回收，陶瓷膜透过液i为除菌啤酒，浓缩液进行循环。酵母泥浓缩1(Γ12倍时，将酵母泥母液k送至发酵罐I进行循环利用。
有利地，陶瓷膜终端过滤器V材质为氧化铝、氧化锆或者氧化钛，通道直径为4 IOmm0有利地，陶瓷膜终端过滤器V的孔径可以为2(T800nm，这样可以更有效地同步实现啤酒回收及酵母回收。优选地，陶瓷膜终端过滤器V的孔径可以是50nm-600nm。进一步优选地，陶瓷膜终端过滤器V的孔径可以是20(T500nm。最优选地，陶瓷膜终端过滤器V的孔径可以是500nm，这样可以在高效回收啤酒喝酵母地同时，最佳地保证了啤酒的风味和口感。所述的陶瓷膜错流过滤器的压力可以控制为O. 05、. 5Mpa，所述膜面流速可以为0.5 5m/s。优选地,所述过滤的压力可以是O. ]Λθ. 4Mpa,膜面流速可以是]^4m/s。进一步优选地，所述过滤压力可以是O. 2Mpa，膜面流速可以为3m/s。有利地，陶瓷膜终端过滤器V可以以错流过滤的方式对所述发酵罐底液进行过滤。错流过滤可以有效地减少滤饼沉积，降低膜污染，可显著地降低反冲次数，提高管式无机陶瓷膜终端过滤器V的过滤效率，节约能耗。实施例I
以某啤酒企业的啤酒发酵液为例，啤酒过滤前用蒸汽对设备进行杀菌，蒸汽温度为120°C,压力为O. IMPa，灭菌后向设备中通入脱氧水，并运行设备，待阀门11有脱氧水流出时，停止通脱氧水，开始向设备中通入发酵罐上清液进行啤酒除菌过滤，啤酒经过粗过滤器以及精密过滤器后进入陶瓷膜终端过滤器，粗过滤器和精密过滤器的精度分别为2μπι和I μ m，陶瓷膜材质为氧化铝，孔径为800nm，19通道，通道直径为4_，所述过滤压力为
O.03Mpa，啤酒进陶瓷膜前的细菌个数为400个/250mL，野生酵母菌为200个/250mL，厌氧菌为10个/250mL，过滤后啤酒中均未检测到细菌、野生酵母菌及厌氧菌。酵母泥进入陶瓷膜错流过滤器，陶瓷膜材质为氧化钛，孔径为500nm，通道直径为6mm，所述过滤压力为O. IMpa，膜面流速为3m/s，陶瓷膜渗透液均未检测到细菌、野生酵母菌及厌氧菌，酵母泥母液进行循环浓缩，浓缩12倍时，将酵母返回发酵罐进行循环发酵。实施例2
以某啤酒企业的啤酒发酵液为例，啤酒过滤前用热水对设备进行杀菌，热水温度为80°C，灭菌后向设备中通入脱氧水，并运行设备，待阀门11有脱氧水流出时，停止通脱氧水，开始向设备中通入发酵罐上清液进行啤酒除菌过滤，啤酒经过粗过滤器以及精密过滤器后进入陶瓷膜终端过滤器，粗过滤器和精密过滤器的精度分别为I. 5 μ m和O. 8 μ m，陶瓷膜材质为氧化锆，孔径为500nm，19通道，通道直径为4_，所述过滤压力为O. IMpa，啤酒进陶瓷膜前的细菌个数为200个/250mL，野生酵母菌为200个/250mL，厌氧菌为15个/250mL，过滤后啤酒中均未检测到细菌、野生酵母菌及厌氧菌。酵母泥进入陶瓷膜错流过滤器，陶瓷膜材质为氧化锆，孔径为200nm，通道直径为6mm，所述过滤压力为O. 25 Mpa，膜面流速为4m/s，陶瓷膜渗透液均为检测到细菌、野生酵母菌及厌氧菌，酵母泥母液进行循环浓缩，浓缩10倍时，将酵母返回发酵罐进行循环发酵。实施例3
以某啤酒企业的啤酒发酵液为例，啤酒过滤前用热水对设备进行杀菌，热水温度为100°C，灭菌后向设备中通入脱氧水，并运行设备，待阀门11有脱氧水流出时，停止通脱氧水，开始向设备中通入发酵罐上清液进行啤酒除菌过滤，啤酒经过粗过滤器以及精密过滤器后进入陶瓷膜终端过滤器，粗过滤器和精密过滤器的精度分别为O. 8 μ m和O. 6 μ m，陶瓷膜材质为氧化钛，孔径为200nm，通道直径为10_，所述过滤压力为O. 3Mpa，啤酒进陶瓷膜·前的细菌个数为300个/250mL，野生酵母菌为250个/250mL，厌氧菌为20个/250mL，过滤后啤酒中均未检测到细菌、野生酵母菌及厌氧菌。酵母泥进入陶瓷膜错流过滤器，陶瓷膜材质为氧化铝，孔径为50nm，通道直径为6mm，所述过滤压力为O. 3 Mpa，膜面流速为I. 5m/s,陶瓷膜渗透液均为检测到细菌、野生酵母菌及厌氧菌，酵母泥母液进行循环浓缩，浓缩11倍时，将酵母浓缩液返回发酵罐进行循环发酵。实施例4
以某啤酒企业的啤酒发酵液为例，啤酒过滤前用蒸汽对设备进行杀菌，蒸汽温度为100°C，压力为O. 3MPa，灭菌后向设备中通入脱氧水，并运行设备，待阀门11有脱氧水流出时，停止通脱氧水，开始向设备中通入发酵罐上清液进行啤酒除菌过滤，啤酒经过粗过滤器以及精密过滤器后进入陶瓷膜终端过滤器，粗过滤器和精密过滤器的精度分别为Iym和O. 65 μ m，陶瓷膜材质为氧化钛，孔径为50nm，19通道，通道直径为4mm，所述过滤压力为
O.2Mpa，啤酒进陶瓷膜前的细菌个数为400个/250mL，野生酵母菌为300个/250mL，厌氧菌为25个/250mL，过滤后啤酒中均未检测到细菌、野生酵母菌及厌氧菌。酵母泥进入陶瓷膜错流过滤器，陶瓷膜材质为氧化铝，孔径为20nm，通道直径为10mm，所述过滤压力为O. 5 Mpa，膜面流速为2m/s，陶瓷膜渗透液均为检测到细菌、野生酵母菌及厌氧菌，酵母泥母液进行循环浓缩，浓缩10倍时，将酵母返回发酵罐进行循环发酵。
权利要求
1.一种膜法啤酒除菌及酵母回收的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤 A)对设备进行除菌，除去设备中的氧气； B)发酵罐(I)中的粗啤酒经过粗过滤器(II)，再经过精密过滤器(III)，得到一次除菌啤酒； C)从精密过滤器(III)出来的一次除菌啤酒经过陶瓷膜终端过滤器(IV)，最后进入清酒罐； D)发酵罐(I)中的酵母泥进入陶瓷膜错流过滤器(V)； E)从陶瓷膜错流过滤器(V)出来的生啤进入清酒罐，酵母泥母液进行浓缩，浓缩后得到的酵母进入发酵罐(I)再利用。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，步骤A)中所述的除菌为蒸汽灭菌或热水灭菌，所述蒸汽温度为10(Tl20°C，压力为O. Γ0. 3MPa ;所述热水温度为8(Tl00°C，优选为90。。。
3.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，步骤B)所述粗过滤器过滤精度为O.8 2 μ m，优选为I μ m，更优选所述粗过滤器为机械过滤器、金属过滤器或袋式过滤器；所述精密过滤器过滤精度为O. 6^1 μ m,优选为O. 8 μ m。
4.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，步骤C)所述陶瓷膜终端过滤器和步骤D)所述陶瓷膜错流过滤器的陶瓷膜材质为氧化铝、氧化锆或氧化钛。
5.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，步骤C)所述陶瓷膜终端过滤器的通道直径为riOmm，陶瓷膜终端过滤器孔径为5(T800nm。
6.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，步骤C)所述陶瓷膜终端过滤器中的过滤压力为O. 03 O. 3Mpa。
7.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，步骤D)所述陶瓷膜错流过滤器的通道直径为riOmm，陶瓷膜错流过滤器的孔径为2(T800nm。
8.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，步骤D)所述陶瓷膜错流过滤器中的压力为O. Γ0. 5MPa，所述膜面流速为O. 5 5m/s。
9.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，步骤E)所述浓缩的浓缩倍数为1(Γ12倍。
全文摘要
本发明涉及一种膜法啤酒除菌及酵母回收的方法，所述方法包括如下步骤A)对设备进行除菌，除去设备中的氧气；B)发酵罐(I)中的粗啤酒经过粗过滤器(II)，再经过精密过滤器(III)，得到一次除菌啤酒；C)从精密过滤器(III)出来的一次除菌啤酒经过陶瓷膜终端过滤器(IV)，最后进入清酒罐；D)发酵罐(I)中的酵母泥进入陶瓷膜错流过滤器(V)；E)从陶瓷膜错流过滤器(V)出来的生啤进入清酒罐，酵母泥母液进行浓缩，浓缩后得到的酵母进入发酵罐(I)再利用。
文档编号C12F3/00GK102899234SQ20121039659
公开日2013年1月30日 申请日期2012年10月18日 优先权日2012年10月18日
发明者张桂花, 彭文博, 熊福军, 曹恒霞, 寇琴, 江健, 王伟 申请人:江苏久吾高科技股份有限公司