CN87107046A - 从麦芽浆中分离麦芽汁 - Google Patents

Abstract

在啤酒酿造工艺中用多孔隔膜交叉流分离方法把麦芽汁从麦芽浆中分离出来。分离介质以内径至少20mm且微孔尺寸在10～100μm范围之间的圆筒状元件为佳。用四步分离法可得到高比重麦芽汁，该四阶段分离法可处理不含麦麸而含大量谷物添加剂的麦芽浆。麦芽汁可在下一个过滤步骤中予以澄清。

Description

由谷物生产各种饮料，尤其是啤酒，包括许多依次进行的单元操作。其主要阶段包括调浆、麦芽汁煮沸和冷却、发酵以及调理。上述各操作都跟随有一步分离步骤。在啤酒酿造中，跟随调浆之后的麦芽汁分离步骤被以为最关键，最困难。本发明所涉及的正是这麦芽汁分离步骤。

啤酒酿造者用发芽的大麦（麦芽）、水（调制液）和啤酒花作为基本原料。调浆包括使磨细的麦芽和热水充分混合以产生一种叫作“麦芽汁”或“未发酵麦芽汁”的含水麦芽提出液。调浆化有几种方法。在浸出糖化法中，一般将麦芽在65℃下保持30分钟与数小时之间的一段时间。在此期间，各种麦芽酶主要促使淀粉及其降解产物起化学反应（这被称之为淀粉分解）。麦芽汁的生产在称为调浆桶的容器中进行，该容器有一个开缝的底面，其作用如同筛子。为了从未降解的物料中洗提实际上所有的未发酵麦芽汁，将70～79℃的热水喷洒到麦芽浆的表面上并使麦芽汁从麦芽浆床的固体中沥出来。因此调浆和麦芽汁分离都在同一装置中完成。

在其它可用的麦芽汁分离方法中，调浆在一个有夹套的容器中搅拌进行，在该容器中麦芽浆的温度可逐步升高到所要求的最大值。例如，在储藏啤酒的生产中，调浆可以包括（ⅰ）在50℃下40分钟、（ⅱ）在35分钟内达到65℃、（ⅲ）在65℃下45分钟、（ⅳ）在20分钟内达到75℃（参见Spillane，M.H.，酿造者杂志，1978年第4期，第63页）。在这些装置中，麦芽浆转入麦芽汁分离（也称为“过滤”）阶段。目前使用的过滤装置包括：滤桶、粗滤装置（Strain    Master）或麦芽浆过滤器。处于工业鉴定阶段的另一种装置是麦芽浆高压过滤器。

在所有这些分离方法中，都利用发芽谷物床本身作为过滤介质来实现麦芽汁分离。在这样的方法中存在一种在过滤速率与提取效率之间根本的不相容性（见Royston，M.G.，酿造学会志，1966年，77期，第351页）。过滤速率随颗粒尺寸增大和床层厚度减少而增加，而从谷物中回收可溶性浸出物的数量则趋向于随颗粒尺寸的减小和床层厚度的增加而增加。方法的效能难以预计。方法的制定要以实验为根据。经验说明，必须遵守对麦芽质量、麦芽粉碎方法和麦芽汁分离过程中所用的操作方法的精确限制。为了避免出现混浊的麦芽汁和麦芽浆的凝结，制定不变的操作规程是很重要的。

假如使用磨得较细的麦芽粉，可使淀粉转化成可发酵糖的百分数提高。而可溶性浸出物回收百分数的提高将导致生产费用大量节省。然而，麦芽的精细粉碎是有限度的，超出该限度，则现有方法就无法操作。

本发明的一个目的是提供一种在使用比适用于上述分离方法更细的麦芽粉时有效操作的分离方法。

谷壳颗粒在麦芽浆中的存在，对本发明麦芽汁分离方法可供使用来说，是必不可少的。谷壳使麦芽汁或冲洗液（水）可透过芽浆床。没有它则麦芽浆可能凝结。可溶性浸出物从芽浆床中的回收是这样进行的，即（a）用热冲洗液（水）置换浓麦芽汁和（b）洗涤（淋洗）滤饼。淋洗步骤应该提取出残留在芽浆床空隙和固体颗粒中的麦芽汁。因为谷壳颗粒在性质上是纤维质的，可溶性浸出物从这些颗粒内部的质量传递将受扩散限制。因此，谷壳颗粒的存在限制了麦芽浆中麦芽汁的分离速度。

本发明的另一个目的是免除谷壳颗粒存在于麦芽浆中的必要性。

目前对酿造工业的各种需求暗示了原料成本将连续上升而市场对啤酒的需要范围则日益扩大。第一个因素要求啤酒厂用更多种类的原料来生产。第二个因素要求使用能在降低的载荷量的情况下令人满意地运行的设备。原料的特性取决于例如大麦品种的逐年改变、麦芽改善程度的变化、麦芽谷粉中所添加未发芽物料用量的增加以及非传流物料例如小麦麦芽和高粱芽的利用。本发明的另一目的是至少在满足这些要求的方面作些贡献。

具有连续调浆系统的液固分离装置不时有人提出。这些建议包括：转鼓式真空过滤机（见美国专利2，127，759（1938））;离心机组（见Williamson，A.G和Brady，J.T.，Tech、Q.Master    Brewers    Assoc.，Am.，1965，2，79）;旋流器及振动筛。

尽管它们都有不足之处，借谷物床进行过滤的现有装置仍然是可选用的方法。

目前在麦芽汁分离最优化方面所做的主要工作之一是改善麦芽的粉碎以提供一种具有易重现、易预测过滤特性的谷物滤床。例如，湿磨法能提供一种基本上是整的空谷壳的高效床。如果破碎谷壳的颗粒大小能够保持均匀，干磨法也能改进过滤特性。

对于大多数啤酒厂来说，滤桶仍不失为较好的麦芽汁分离设备。近来，人们一直在通过精心设计滤桶耙刮机构和喷淋机构的细节来寻求其特性的改善。

按照本发明，提供了一种由发芽谷物制备浸出液（麦芽汁）的方法，它包括用发芽谷物调浆以得到一种废糟/麦芽汁麦芽浆和将麦芽汁与废糟分离的步骤;该方法的特征是，分离步骤是一种多孔隔膜过滤法，它通过使废糟/麦芽汁麦芽浆流过一种麦芽汁可透性过滤元件的表面以实现分离，该过滤元件的孔经范围为10.0至100.0μm，使麦芽汁能够（但废谷物不能）在上述流动方向的横断方向作为滤液透过该滤器。

通常需要不时地使滤液通过过滤器的流动反向以冲洗过滤元件的表面。该表面与含有颗粒物质的麦芽浆接触，当颗粒滞留在该表面上时就会堵塞过滤器的微孔。

交错流过滤元件的使用使得比用于谷物床过滤技术的芽粉更细的麦芽粉的应用成为可能。精心选择过滤元件的材料将会降低麦芽汁的混浊程度。交叉流过滤技术对每批容量的大小具有内在的较大适应性。按照本发明，混有或不混有谷壳颗粒的麦芽粉均可用来调浆。

各种不同结构例如管式、平板式和螺旋式的交错流过滤元件本身已经公知。GB-A-2176715叙述了孔径小于10μm的陶瓷交错流过滤器用于过滤啤酒储罐残余物。工业上应用的管式微量过滤内径为6mm，这在目前的应用中常常是最佳值，但对于麦芽汁的分离，如要避免管的堵塞，则必需有至少10mm的直径，较好的是内经不小于20mm。

适于制造酿造设备的少数几种材料之一是不锈钢。但是，这种材料是容易制成所需孔径的过滤元件的材料之一，因此可能是本发明的优选材料。可以预计，在酿酒操作间隙期，可以使用目前用于其它类型酿酒设备的同种洗涤剂（酸或碱）来清洗这样的过滤器。陶瓷过滤器或滤布也能承受酿酒设备的各种操作条件。

为了避免过滤元件的堵塞，麦芽浆应以较高的速度通过过滤表面循环。其速度可为2～8米/秒，优选4～6米/秒。同理，施加于过滤元件两侧的压差应保持较小，较好的是35～210kPa（5～30psi），最好是35～70kPa（5～10psi）。

按照本发明使用交错流过滤器，设想了一种两步麦芽汁提取法。第一步，使麦芽浆环绕由调浆容器和该交错流过滤元件所组成的回路流动，通过添加调浆淋洗液（例如温水）到回路中，使通过过滤元件的利用通道处于平衡，以保持循环着的麦芽浆中固液比保持恒定。接着，在开始于麦芽汁与麦芽浆分离过程中某一个特定点的第二步骤中，体积不再保持恒定，而可使其变小，由此稠化麦芽浆剩余物，直到它们稠得不能继续绕环路流动为止，此时用泵将其从该环路抽出。

然而，一种四步麦芽汁提取法被认为比上述两步法更为可取。

在第一步骤中，使麦芽浆沿回路流动，使初始滤液（浓麦芽汁）连续通过过滤元件而不用加入任何调制的淋洗液（水）。麦芽浆的体积约降低到其原始值的40～60%。在第二步骤中，为了回收残存在调浆中的可溶性麦芽汁浸出液而将淋洗液加入到麦芽浆中。淋洗的添加速度要低于滤液（麦芽汁）的浸出速度以便保持予定的淋洗液对麦芽汁比率，从而保持麦芽汁的比重。

当滤液（麦芽汁）的比重达到规定的最小值时，第三步即告开始。连续加入淋洗液而产生的稀麦芽汁被转移到为下一批麦芽浆供液的缓冲储罐中。在第四步即最后一步开始时，终止添加淋洗液。使稀麦芽汁继续通过过滤器，直到废麦芽浆（废糟）太浓以致于不易沿回路流动时为止，此时将其从回路抽出。

按如下所述来澄清用上述方法得到的麦芽汁许是有利的。

通常，啤酒厂麦芽浆通过混合调制液（水）和谷粉（麦芽粉）而制得，其混合比可在2.5到3.7之间。完成调浆过程后，得到的麦芽浆由麦芽汁（可溶性浸出物的水溶液）和未转化的固体颗粒组成。麦芽浆中所悬浮的固体含量和其中的麦芽汁比重取决于所用的液-粉比。例如，液-粉比为3.3∶1的啤酒麦芽浆中悬浮的固体含量约为7.5%（重量体积比），其麦芽汁的比重为1.072。在过滤分离固体的情况下，啤酒麦芽浆具有高的固体含量。麦芽浆中必须与麦芽汁相互分离的谷物颗粒大小在很大程度上取决于所用的粉碎方法和粉碎程度。对用辊隙宽度为0.635mm的单辊磨粉碎的爱儿啤酒芽粉进行筛析，结果表明它含有0.25mm到2.00mm的颗粒。可以预料，麦芽浆中的大多数固体颗粒也会改变尺寸，其范围可为1μ至2mm。某些亚微细粒也会存在于麦芽浆中。

所用交错流过滤介质的孔径确定了滤出麦芽汁的颗粒的初始尺寸和数量。麦芽汁流动阻力随过滤器微孔尺寸减小而增加，从而降低了麦芽汁离开过滤器的流速。该渗透速度（每小时每平方米过滤面积上麦芽汁的渗透升数）也受进料（麦芽浆）流中固体含量的影响。过滤器上的高固体负荷引起所达渗透速度的降低。因此，为了使得交错流微量过滤法更为经济适用，用两级法从麦芽浆中分离麦芽汁是有利的，其中先用交错流过滤器来分离大部分大尺寸颗粒，然后再用精制过滤器（可以是也可以不是交错流过滤器）在第二级除去没有被第一级过滤器除去的更细颗粒。

对于第一级，利用孔径为10～100μ、最好为40～80μ的过滤器可除去较高百分数的总悬浮固体（一般为65～90%）。优先选用的过滤材料包括不锈钢筛网、微孔塑料和微孔陶瓷材料以及各种滤布。较好的是管式过滤器。管式过滤器的内径可为10mm到75mm，以20mm为佳。

所用液-粉比和淋洗液量决定最终的麦芽汁比重。调整这些参数，可在第一分离级产生出比重和浸出率（至少为试验室浸出量的95～96%）都较高的麦芽汁。如下文所述可知，利用尾滤份的再循环，可获得非常高的浸出液回收率。

在第一级得到的麦芽汁仍有一些悬浮的固体存在于其中。这些固体然后在第二级被除去。由于“第一级”麦芽浆的固体含量低（一般低于2.6%重量/体积），又因为在第二级不需要淋洗回收浸出液，分离不必用交错流微量过滤器来完成而可以用其它（惯用的）固体分离装置例如砂滤器、框板式过滤机或离心机代替。

如果将交错流过滤用于第二级，由于麦芽汁的固体含量低，宜用4～6mm的小直径管式过滤器。在这种情况下，不大可能发生象使用麦芽浆进料时可能发生的固体堵塞小直径过滤管现象。

第二级的目的是精制由第一级得到的麦芽汁。因此，用交错流或其它常用的过滤方法从麦芽汁分离固体与葡萄酒、苹果酒或啤酒过滤时遇到的情况没有什么不同。对于交错流装置，最佳的操作条件如料流循环速度和压差（施加于膜两侧的）将不同于第一级，这些条件很容易用通常的方式按选定的过滤介质来确定。同样，当选用常规的过滤装置（例如压滤机）来进行麦芽汁澄清步骤时，也能确定最佳的操作条件。

从经济观点看，考虑使用多级装置也许更有利。第二交错流级可分两个次级进行。正待澄清的麦芽汁可加入第一分离级并在该级透过滤膜循环流动，当过滤器所阻留的物料中固体悬浮物含量高时，渗透液的大部分为澄清的麦芽汁。一部分剩余物料进入第二过离级以回收更多的麦芽汁，并将残余物料中的固体含量提到高的水平。

利用本装置时，所产生的麦芽汁的澄清度处于酿酒者的控制之下。只要确定了麦芽汁的透明度，第一级过滤装置和第二级装置的设计即可满足所需标准。例如，其时可以确定交错流膜式过滤器的适宜孔径。这样一种过滤器的操作可在有或没有回洗的条件下进行。这决定于料流通过微量过滤膜的循环速度。

该装置还有其它的优点，它们包括：易于实现自动化和控制化;易于制成组件;进料批量适宜性强;麦芽汁比重大（.1.045）。

为了更好地理解本发明和更清楚地说明其如何实施，下面参照附图来举例说明，其中：

图1    是管壳式过滤装置纵剖面示意图;

图2    是麦芽汁分离回路图;

图3    是包括图2中相应回路的相似麦芽汁分离装置图;

图4    是本发明的麦芽汁分离试验装置图。

参照图1，将若干管状滤介质30装在过滤器壳18中。过滤管30支承物的布置（可用例如金属网、多孔金属或陶瓷材料制成）可为管壳式换热器中使用的布置，其中管30由两块端板31定位。套在金属支承物上的管状滤布也是一种可能的方案。

在麦芽汁分离期间可出现高温（70～80℃）和高达5巴的压力条件。这对其它可用的过滤介质寿命许有不利的影响。较好的是过滤介体能够耐各种洗涤剂的腐蚀。这些洗涤剂通常在酿酒设备的生产运行间隙，用来除去运行期间沉积的污垢和残渣，以便过滤介质在生产运行间隙能被现场清洗。

与谷物床过滤系统相比，交错流过滤器能够处理麦芽粉中范围更宽的未发芽物料和更高比例的此类物料。看来，可以获得较高的滤液经过滤器的流速和大的过滤面积。在麦芽汁/粉料流大体上直线流过过滤器组件时，尤其是这种情况，结果避免了固体趋于聚结的任何死点。麦芽汁/粉料应该通过管壳式过滤器的滤管侧而不是壳腔来供给。因而有可能在每天生产更大数量啤酒的同时，提高设备生产能力。

图示的过滤器管由孔经为80μm的不锈钢网制成，各管的内径为20mm。

参看图2，调浆以通常方法在一个有夹套的调浆容器10中进行，在此容器中搅拌麦芽粉（磨碎的麦芽）和热调制液（水）以及选用于其中的谷物添加剂（例如玉米和小麦），并可在规定温度下放置足够长的一段时间，以实现所期望的酶催化转化。麦芽浆由泵12从容器10抽出，经过管式过滤器13，再返回到调浆容器。在过滤器13进行麦芽汁9的分离使麦芽浆的添加趋于减小。麦芽汁滤液9流到储液容器8，然后流过T形交叉点到管路7。过滤器13的回洗可以沿管路6向储液容器8输入压缩氮来进行。

在两步分离装置的第一步中，通过向容器10加入淋洗液11（热水）使麦芽浆恢复到其原始体积。在第二步中，在所有可溶物质的大多数已从麦芽浆中浸出之后，不再加入淋洗体，而废谷糟（即含有极少或根本不含有可溶性浸出物的最终麦芽浆）通过过滤器13维持循环流动，以便滤出尾滤分（比重很低的麦芽浆）和稠化废糟残渣。所得废糟的无水程度基本上取决于所用泵的容量大小和过滤材料的特性。在另一个分离周期进行之前，将废糟从系统中排出，以便对系统进行清洗。

四步法的步骤如下：

步骤（1）：浓麦芽汁分离

为了得到较大比重的总麦芽汁，在开始时不对麦芽浆回加淋洗液的情况下尽可能多地分离浓麦芽汁是有利的。

步骤（2）：通过洗涤（淋洗）滤饼从麦芽浆回收浸出液

在步骤（1）中完成浓麦芽汁从麦芽浆中的分离之后，与最后收集的麦芽汁比重相同的浸出物还残留在麦芽浆床的空隙中（即固体颗粒之间）而且也残留在颗粒体本身中。为了回收这部分浸出物，必须洗涤或淋洗滤饼。以预定的速度并按照所需的淋洗液比麦芽汁的比例将淋洗液加入到麦芽浆中。使用的淋洗速度越高，最终收集的麦芽汁的比重越低，而达到的浸出物回收百分数则越高。可以调节淋洗速率来获得所期望的麦芽汁比重。淋洗可以连续也可以间歇的方式进行。在前一种的情况下，将淋洗液连续加入到麦芽浆容器中，而麦芽汁同时从过滤器流出。用另一种方法时，当收集到一定量的麦芽汁时，按照确定的淋洗液比麦芽汁之比将淋洗液加入到麦芽浆容器中。

步骤（3）：回收尾滤份

当淋洗回收到所需量的麦芽汁浸出液时，也即正收集的麦芽汁比重达到允许的最低值时，停止加入液体。为增加浸出液回收总量，通过进一步洗涤（淋洗）滤饼回收残留在废糟中的较少量浸出液（作为“尾滤份”）。该尾滤份再循环流回到制浆容器以供下一批麦芽调浆之用。以此方式可以达到很高的浸出液百分产率（例如98%）。

步骤（4）：稠化废糟

人们期望生产含水量尽可能低的废糟。在麦芽汁和尾滤份收集的结尾（步骤（2）和（3）），可以通过交错流微量过滤对废糟进行脱水，在此期间不再加淋洗液。对于这一操作阶段，也可以使用任何其它合适的脱水装置，例如滤筛和沉降式离心机。该步骤中收集的尾滤份可加入在步骤（3）中得到的尾滤份中，并被作为调浆液（mashing-in    liquor）重新用于下一批麦芽浆中。

从第一阶段已收集到足够的麦芽汁以后（初次麦芽汁），经第二阶段使之澄清（或谓之“精制”），以达到所需的透明度。第二阶段的设备可根据交叉流过滤装置或其它过滤装置来布列。

现参见图3，根据交叉流分离法制备麦芽汁的设备包括四个主要单元，即调浆容器10、循环泵12、交叉流过滤器组件13及回洗装置14。调浆容器10配有搅拌器15和夹套16，蒸汽或热水经此夹套循环以调节麦芽浆温度。为分离起见，麦芽浆用连带减压阀17的正排量泵12来循环。这种类型的泵较好，可以避免将麦芽浆颗粒打碎。过滤器组件13是如图1所示的管壳式过滤器。麦芽浆经各过滤管内部进行循环。渗透液（麦芽汁）收集于过滤管的外壳侧，然后沿管路19及20经阀门CV2排出。若需回洗，则装置14可使渗透液（麦芽汁）抑或热水（洗涤液）经各过滤元件回渗。开启阀门CV1使气压沿管路21流向回洗液贮存器22，可使液流改变方向。自动定时器23控制阀门CV1和CV2，以规则的时间间隔进行回洗操作。当CV2关闭而CV1开启时，热水或麦芽汁由回洗液贮存器22沿管路19流入组件13中各过滤管的外壳侧。调整自动定时器，使每隔数分钟正流（麦芽汁流）进行一次回洗，每次进行约0.5～1秒的暂短时间。只要贮液器中的下液面传感器24启动，自动定时23中的自动控制器就降低对阀门4的压力（阀门CV4开启），并由送料管5（阀门CV3打开）将回洗液贮存器22再注满热水。当用渗透液（麦芽汁）而不用洗涤液（水）来回洗时，渗透液可在排放到接受容器之前流经回洗贮液器22。在初次启动后，贮液器将因此而容有足够的回洗用麦芽汁。

下面用下列实施例来进一步阐明本发明。

实施例Ⅰ

一套试验装置如图4所示排列。调浆在干燥容积为66升，带有搅拌器的容器10中进行。蒸汽流通过置于容器内部的内盘管41将水（洗涤液）和麦芽浆加热到所需温度。麦芽浆借转子直径为140mm、尺寸为2/3/11的离心泵12（APC有限公司产）来进行循环。过滤器组件13由64mm直径的外壳18组成，其中容纳由各种材料制成的管状过滤器30。过滤器外径为25.5mm，长为390mm。回洗（需要时）通过使用施加到回洗液贮器22上部的N₂气压力来实现。渗透液42和回洗液43的控制阀及自动定时器23自动动作，或者借代用的手动装置用手动开关（未示出）来闭启。将待试的过滤器置于过滤器外壳中，并使之集于一体。来自容器44的水在该装置中沿管路45、46、47，绕过过滤器13进行循环并流向泄液管48。将该装置调整到所需的供料流速和循环供料侧的各压力条件。使水流经过滤器介质30并检查渗透液侧的各条件。使水流经过滤器介质30并检查渗透液侧的各条件。在这一阶段中，测试回洗装置。停止水循环并保证调浆容器10与分离装置隔绝。将45升水（洗涤液）加入调浆容器10中并使蒸汽流经内盘管41，以将液温升到调浆所需的温度。起始液温（冲洗液）一般高于调浆温度，因为添加麦芽粉时会使温度下降。在这些试验中，冲洗液温度定在69℃，以获得65℃的麦芽浆温度。在Boby“C”磨粉机中以0.635mm的间距将强麦酒麦芽磨碎，并将麦芽粉用人工方法在2～3分钟的时间内加入到热（69℃）冲洗液中。将麦芽浆连续搅拌一段，麦芽浆糖化所需的时间（1～2小时）。在调浆阶段完毕后，启动送料泵12，使水在分离装置中绕开过滤器13进行循环，然后送到泄液管48。将调浆容器10出口处的三通阀49开向麦芽浆容器侧50（贮水器侧45关闭），并使麦芽浆流入送料泵12。麦芽浆将水驱出分离装置并麦芽浆到达泄液管出口48之后，关闭排泄阀51，同时将回流阀52开向调浆容器10。在麦芽浆经由过滤器13的旁路47循环的同时，将装置调节到所需的流速条件和背压条件。然后，将管状过滤器13进口54或出口55处的三通阀53转换方向，使麦芽浆流经过滤器13。开启控制阀42并调节人工止回阀60，以获得过滤膜30两侧的所需压差，以此来使渗透液以可控方式流出过滤器。所得的初始渗透液流速一般较高，而且倘若过滤器以此速度工作，则会将颗粒带入过滤膜30中，使过滤膜上产生严重的污垢。在第一阶段步骤（1）的操作中，渗透液流速由于麦芽浆稠化而随时间降低。同样，此现象在使用间歇冲洗时也出现在步骤（2）中。与此同时，过滤膜30两侧的压差增大。添加所需量的冲洗液可使渗透速度几乎增加到其初始值。用热水回洗来除去存在于过滤膜30中的任何污垢。用氮气代替空气对回洗贮器加压，以避免任何可能的麦芽汁氧化。在回洗过程中，使用时间开关控制器23（Tempatron有限公司产的周期自动定时器）按时间顺序关闭渗透液控制阀42而开启气体控制阀43。将回洗液贮器22中的气压增大到比过滤器元件30内部循环麦芽浆压力a功35-70kPa（5-10psi）的压力值。热冲洗液（水）在渗透液的相反方向上流过过滤器30，将任何截留的固体颗粒冲洗出来。

在另一种可选用的操作方法中，用所收集的麦芽汁来进行回洗。此时，麦芽汁在离开装置之前流经贮器22。如上所述，用N气压力使麦芽汁的流动方向逆转。

在一次试验中，将具有15～20μm颗粒滞留的多孔金属管状过滤器（Sintercon青铜C级）装入过滤器组件中并进行测试。将45升水加入调浆容器中，并加热到69℃，然后在搅拌机开动的情况下将12.3kg麦芽粉用人工方法加入该容器中。使麦芽浆在64℃保持30分钟并在74℃保持90分钟。每隔一定时间采取麦芽浆样品并以4000rpm的转速离心10分钟，以便测定麦芽汁比重。经2小时保持后所得的最终比重为1.072。

在2小时麦芽浆保持完毕后，进行麦芽汁分离。麦芽浆以1.8-2.1ms^-1的平均速度经由过滤器进行循环。送料管道的表压在140和210kPa（20-30psig）之间，平均为152kPa（22psig），同时在渗透液管路中的表压约为35kPa（5psig）。平均渗透液流速为417Lh^-1m^-2，而且当在65℃用水回洗时，收集到41升比重为1.045的麦芽汁。在该试验过程中，冲洗液加入的速度小于麦芽汁生产速度。因此，麦芽浆体积从51升减小到31升，麦芽浆随之增稠，即为最终的废麦芽糟。冲洗（洗涤）法回收浸出液是通过连续向进料容器添加冲洗液，抑或通过分阶段洗涤来实现的。在后一种情况下，每一洗涤阶段使麦芽浆体积减小，然后加入适量洗涤液使麦芽浆体积恢复到原先体积。将该过程重复多次，直至大部分浸出液（＞95%）业已回收。有一些固体颗粒透过过滤元件而存在于麦芽汁中。

实施例Ⅱ

如同实施例Ⅰ，在调浆容器中制备麦芽浆。但在本实施例中，麦芽浆在65℃保持2小时，而且所用的液-粉比为3.3∶1.0。本次试验中所试的过滤介质是一种聚酯圆筒状编织管。具有80μm微孔孔径的该聚酯布被套在支承物上。麦芽浆循环速度在1.8-2.1ms^-1的范围之间，而且当渗透液侧表压约为3.4×10⁴Pa（35psig）。进料压力（表压）为2.4×10⁵Pa（35psig）时，渗透液流量约达4410Lh^-1m^-2。由51升的初始麦芽浆在65℃时用热水以每5分钟回洗1秒钟的甚低频率回洗，收集到54.5升比重为1.039的麦芽汁。由于过滤器孔隙粗大，有一些固体颗粒透过了过滤器。在交叉流条件下使用回洗，麦芽汁合乎要求地从啤酒麦芽浆中过滤出来。

实施例Ⅲ

本实施例按实施例Ⅱ进行，但调浆以3.7的液-粉比进行。将平均孔径为15μm的市售泡沫塑料管（KA10型Filtroplast KA/F泡沫塑料过滤元件）装入过滤器组件中。塑料管内径为25mm，长为390mm。送料侧所用压力（表压）为2.62×10⁵Pa（38psig），而渗透液管中的压力约为1.38×10⁵Pa（20psig）。所得的渗透流速为491-733Lh^-1m^-2，并且在试验过程中收集到27升比重为1.039的麦芽汁。固体颗粒不在这种过滤器中滞留，而在麦芽汁中发现其存在。

实施例Ⅳ

调浆的进行如实施例Ⅱ。使用置于2.5cm直径支承物上的消防水龙带所进行的测试试验表明，在2250Lh^-1m^-2的流速时，麦芽汁充分分离。回洗的使用如前所述，而送料管路和渗透管路中的压力分别为200kPa（29psig）及70kPa（10psig）。

实施例Ⅴ

本实施例按实施例Ⅰ进行，但将微孔尺寸为80μm的不锈钢筛网过滤器（Locker金属丝编织有限公司产）装到过滤器组件中并进行测试。在调浆容器中加入45升水并加热到69℃，然后在搅拌器开动的情况下用人工方法在该容器中加入13.64kg强麦酒麦芽粉。使麦芽浆在65℃保持60分钟。

在1小时的麦芽浆保持结束后进行麦芽汁分离。麦芽浆以4～5m.s.^-1的平均速度经由过滤器进行循环。给料管路的表压在140与210kPa（20～30psig）之间，而平均表压为180kPa（26psig），同时渗透液管路中的表压为70～172kPa（10-25psig）。在步骤1和步骤2测量的平均渗透液流速为1350Lh^-1m^-2，而且在不使用回洗的情况下收集到85升比重为1.046的麦芽汁，其中固体含量为1.70%（重量/体积比）（见下列表1中的试验1）。在步骤2和3中从30升减到15升，而在步骤4中废麦糟的体积从15升减到10升。

实施例Ⅵ

使用类似图4中所示的试验装置将按实施例Ⅴ的第一阶段操作所得的麦芽汁进行澄清。可用的过滤器组件由七根内径5.5mm、长500mm的聚丙烯管（Membrana股份有限公司产）组成。该过滤膜具有0.2μm的微孔尺寸。将进料麦芽汁输送到加料容器中并在加工过程中保温（55℃）。每隔15秒用麦芽汁进行0.25秒自动回洗。在38Lh^-1m^-2的速度时制得透明度为1.40°EBC的麦芽汁，分析数据列于表2。

实施例Ⅶ

在本项试验中，将麦芽汁从由各种麦芽和谷物添加剂所制得的麦芽浆中分离出来。所有的其它条件及步骤均同实施例Ⅴ中所述。所有麦芽粉无例外地均产生高的渗透率（见表1）。当所收集的总麦芽汁比重达到1.038至1.047时，停止收集麦芽汁。使用含有未制成麦芽的谷物添加剂的麦芽浆未遇到任何困难。

实施例Ⅷ

本实施例按实施例Ⅴ进行，但将强麦酒麦芽进行细磨。起初将该麦芽按实施例Ⅴ中损失进行辊轧，然后将所得的粗麦芽粉在辊间间距调至0.38mm的Boby轧粉机再次辊轧。获得1140Lh^-1m^-2的总流速。所收集的麦芽汁体积为82升，比重为1.046。该麦芽粉和实施例Ⅴ中所用麦芽粉的筛析比较数据列于表3。

实施例Ⅸ

将不含麸屑的强麦酒麦芽粉按实施例Ⅴ与水混合。筛析数据列于表3。总流速为880Lh^-1m^-2，收集到85升比重为1.043的麦芽汁。

实施例Ⅹ

按实施例Ⅴ进行调浆试验和麦芽汁分离试验，但液-粉比在2.0∶1至3.7∶1之间变动，见表4。正如所料，每单位重量所使用的麦芽粉用少量调制液调浆被表明可容易地生产高比重麦芽汁。

对于液-粉比为2.0∶1的情况，为助于混合，在添加麦芽粉（13.64kg）的同时，使调制液在装置中循环。在整个1小时的麦芽浆保持期内使麦芽浆不断循环。从这种稠麦芽浆中分离麦芽汁未遇任何困难。在达到所需比重时停止收集啤酒用麦芽汁并将尾馏份作为下一次麦芽浆的调制液回收利用。收集到50升比重为1.073的麦芽汁。

在另一次试验中，用45升调制液（不循环）对18.2kg麦芽粉调浆，以获得2.5∶1的液-粉比。收集到65升比重为1.064的麦芽汁。

对于3.7∶1的液-粉比，用45升调制液对12.2Kg麦芽粉进行调浆。

实施例Ⅺ

使用不同微孔尺寸的各种材料制成的管状过滤器进行麦芽汁分离试验。各种条件和操作方法同实施例Ⅴ。获得了高流速和麦芽汁的充分分离，见表5。

表1

麦芽汁分离-用不同的麦芽和谷物添加剂调浆

所收集的麦芽汁

试验    粗麦芽粉    总渗透流速，体积比重    固体物百分比

编号 L.h.^-1m^-2L （重量体积比）

1    强麦酒麦芽    1350    85    1.046    1.70

2    贮藏啤酒麦芽    1200    85    1.044    1.43

3    酒用麦芽    1050    82    1.046    1.16

4    20%挤压小麦及    1140    85    1.040    1.96

80%爱儿啤酒麦芽

5    20%大麦片及    900    84    1.038    1.09

80%强麦酒麦芽

6    30%玉米片及    1400    85    1.043    1.64

70%贮藏啤酒麦芽

7    30%米片及    1500    85    1.044    2.60

70%贮藏啤酒麦芽

8    20%小麦粉及    1150    83    1.042    1.97

强麦酒麦芽

9    30%小麦粉及    1350    85    1.046    2.00

80%强麦酒麦芽

10    20%小麦麦芽及    1250    85    1.047    2.20

80%强麦酒麦芽

表2

麦芽汁分析

pH    ：5.54

颜色    ：    8.1°EBC

比重    ：    1.041

混浊    ：    1.40°EBC

发酵能力（酒母）    ：    78%

注：EBC＝欧州啤酒酿造标准

表3

各种麦芽粗粉的筛析数据

强麦酒麦芽标准    强麦酒麦芽细磨    脱皮麦芽粉

（0.635间距）    （0.385mm间距）

筛尺寸    %    %    %

2.0mm    4.4    0.6    0.4

1.0mm    28.1    14.4    21.4

700μm    18.5    15.5    27.8

500μm    14.5    12.0    15.2

425μm    4.7    7.3    4.6

300μm    13.0    12.6    13.1

250μm    2.5    7.5    1.3

150μm    8.3    12.6    8.4

75μm    2.8    15.2    5.7

75μm    3.2    1.6    2.0

表4

麦芽汁分离用各种液-粉比

试验

液-粉比    总渗透液流速    体积    所收集的麦芽汁/尾硫份

L.h.^-1m^-2L 比重 固体百分含量

（重量体积比）

2.0∶1    1400    麦芽汁    ：50    1.073    -

强麦酒麦芽    尾馏分    ：35    1.005    -

总计：85    1.045    1.9

2.5∶1    800    麦芽汁    ：65    1.064    2.0

强麦酒麦芽    尾馏份    ：    未收集

3.7∶1    850    70    1.045    1.7

贮藏啤酒麦芽

表5

麦芽汁分离用不同过滤介质试验

过滤器    总渗透速度    体积    收集的麦芽汁

材料    微孔尺寸    固体百分含量

μm L.h^-1m^-2L 比重 （重量体积比）

1.尼龙单丝    70    1000    80    1.046    1.31

2.聚丙烯单丝    70    1800    82    1.048    -

3.不锈钢丝网    40    800    75    1.048    0.70

4.聚酯单丝＊    80    1100    98    1.046    -

＊液-粉比为2.5∶1

Claims (13)

1、由发芽谷物制备浸出液(麦芽汁)的方法，该方法包括将发芽谷物调浆以形成一种废麦糟/麦芽浆以及从废麦糟中分离麦芽汁的操作，其特征在于，分离操作系借废麦糟/麦芽汁麦芽浆流经微孔尺寸在10.0～100.0μm范围之间、可透过麦芽汁的分离元件以使麦芽汁(而基本上无废麦糟)在上述流动方向的横向上作为滤液透过分离器来完成的多孔隔膜错流分离法。

2、权利要求1所述的方法，其特征是所述的分离系借废麦糟/麦芽汁麦芽浆流经至少一个内径至少10mm的圆筒状分离元件来进行的。

3、权利要求2所述的方法，其特征是分离元件内径至少为20mm。

4、权利要求2或3所述的方法，其特征是麦芽浆流经多个互相平行排列在接受滤液的外壳中的圆筒状分离器。

5、上述诸权利要求中任何一项所述的方法，特征是分离操作包括将调制液加入麦芽浆以补偿麦芽汁以滤液形式流失的起始步骤及不添加任何调制液而使麦芽浆中固体比例增加的最终步骤。

6、权利要求5所述的方法，其特征是分离操作包括：

（ⅰ）第一步骤不添加调制液来分离浓麦芽汁，使麦芽浆体积减小;

（ⅱ）第二步骤添加调制液，如上起始步骤所述;

（ⅲ）第三步骤再添加调制液以生产相对稀的麦芽汁，然后将所得的稀麦芽汁转移并保留，以备在以后的浸出液制备中作调制液用;以及

（ⅳ）第四步骤不添加任何调制液，以生产更多的稀麦芽汁。

7、上述各权利要求中任何一项所述的方法，其特征是包括使分离出来的麦芽汁澄清的步骤。

8、上述各权利要求中任何一项所述的方法，其特征是使麦芽浆以4～6ms^-1范围之间的速度流过分离器元件。

9、上述各权利要求中任何一项所述的方法，其特征是在分离器两端施加35～70kPa范围之间的压差。

10、上述各权利要求中任何一项所述的方法，其特征是麦芽浆含10%以上的谷物添加剂。

11、上述各权利要求中任何一项所述的方法，其特征是麦芽浆基本上不含麦麸。

12、上述各权利要求中任何一项所述的方法，其特征是限制调制液以生产比重至少为1.045、用于进一步加工的被分离麦芽汁。

13、由发芽谷物制备浸出液（麦芽汁）所用的装置，该装置包括：

（ⅰ）调浆容器，其中容纳发芽谷物和调制液，以使废麦糟/麦芽浆流动;

（ⅱ）微孔尺寸在10.0～100.0μm之间、可渗透麦芽汁的交叉流分离元件;

（ⅲ）将麦芽浆沿包括分离元件和调浆容器的回路送进的装置;以及

（ⅳ）收集已分离麦芽汁供进一步加工用的装置。

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