从啤酒酵母泥中回收啤酒和酵母

Food and Fermentation Industries 1 998 No．5 从啤酒酵母泥中回收啤酒和酵母 ／ 张君海 王异静 L／ (轻工业部食品发酵工业科学研究所) 田瑞林 吴霖秀 王芝芳 颜芝云 (轻工业部环境保护科学研究所 ) 秦嗣恭 刘喜明 杨学增 徐 占清 (张家 口市宣化啤酒厂) n 擒 要：啤酒酵母回收及练台利用是将啤酒发酵罐中多余的酵母泥进行固液分离，以回收啤酒和酵母。本 ’技术的特点是对回收啤酒进行精滤以保证质量，在宣化啤酒厂的生产性试验表明：使用本技术对啤酒厂降低 生产成本、减少酒损、减轻污水排放负荷具 明显的经济效益和社会效益。 、／ √ 关键词；堕 驰坚t壁 咝 ／＼ 前 言 在啤酒发酵过程中形成的酵母泥除一部 分留作下一批啤酒发酵接种之用外，大部分 作为剩余的酵母泥而废弃 剩余的酵母泥数 量一般约为啤酒产量的 2～3 ，酵母泥是由 啤蓿和酵母细胞组成的泥浆状混合物 ，营养 丰富，商品价值高，以前由于没有合适 的处理 方法，不但浪费了这样宝贵的资源，还固其丰 富的营养而增加了排水的BOD负荷。若从酵 母泥中回收啤酒和酵母，则可减少酒损 ，治理 环境，增加经济效益 ；因此，轻工业科学技术 发展基金会于 1991年设立啤酒酵母 回收及 综合利用技术的研 究项 目．本课题组接受项 目后，采用适合我 国国情的工艺流程及工程 设计 ，使用国产设备及器材进行研 究开发以 利推广应用 本工艺的特点是对回收的啤酒 用微孔过滤技术进行精滤以得到高质量的啤 酒产品。 实 验 室 试 验 试验目的 选择最佳工艺条件，确定工艺流程 i．滤布的选择 滤布的性能关系到回收啤酒的质量和过 滤速度，我们按 以下原则选择滤布 (1)固液 分离性能好 ；(2)滤液含固形物少；(3)滤饼易 脱落；(4)质料伸缩性小；(5)强度高、耐腐蚀； (6)价廉 滤布的过滤试验内容 ：过滤速度 、滤液固 形物含量、滤饼脱落情况。 滤布质料伸缩 试验 内容 ：用 1OOV蒸气 蒸 30rain，待冷却到常温后测量尺寸变化。 滤布耐腐蚀试验 内容 ：在 10％的 NaOH 溶液中常温下浸泡 24h，观察耐腐蚀情况。 根据试验结果，选择涤纶滤布。涤纶滤布 强度高．耐腐蚀，耐 1O0'C加热，质料伸缩性 小 ，价廉 ，过滤酵母泥时滤速快 ，滤液清 ，滤饼 业 工 酵 发 与 一 ， ≥ 维普资讯 http://www.cqvip.com 易脱落。 2．酵母回收工艺条件试验 用真空抽滤方法进行实验室规模试验结 果表明，在 4℃左右过滤酵母泥时，滤出的酒 液最清。啤酒的平均 回收率为酵母泥总量的 52．3 ，酵母饼的平均 回收率为 4 3．8 ，在 实验过程中称量和加料时烧杯沾上 了部分酵 母泥，平均损失为 3．9 。 3．酵母饼 自溶工艺条件试验 酵母饼 自溶温度关系到回收酵母质量 ， 通过试验选择最佳自溶温度为 50～55℃。 4．精滤试验 回收啤酒中通常含有 10万～20万酵母 细胞／ml，并不同程度地受到污染 ，为了保证 成品酒的 I：1味、过滤性能和 巴斯德灭菌效果 不受影响，应将回收啤酒 中的酵母数及细菌 指标降低到规定的要求 本试验组用微孔过 滤技术对回收啤酒进行精滤，试验结果表明， 精滤后的回收啤酒质量可以得到明显改善。 (1)定性了瓣精滤性能 ：微孔过滤介质有 多种材料和结构形式，经查找大量国 内外资 料进行对照比较 ，采用醋酸纤维 素材质的微 孔薄膜进行定性试验 。试验在北京啤酒厂进 行 ，并由该厂技术科协助，试验结果见表 】和表 2 表 1． 微孔薄膜 截留酵母能力 膜孔径 回收啤酒 过滤时间 滤液中酵母数 (“) 滤液量 (rod 妇) (十 ，m1) 6．5 0 6．5 0 1．2 1OO 6．5 0 6．5 0 ＆．5 O 7．0 0 O．8 l 0O 8．4 O 8．0 0 l5．4 O 13．7 0 0．45 1O0 l2 l 0 l3．0 0 表 2．微孔薄膜截曾细菌能力 膜孔径 回收啤酒 过滤时间 滤液中细菌数 (“) 滤液量(mj) (s) (十／m]) 8．5 56 8．2 0 0 ． 45 50 9．1 1 8．5 l 通过这 16批试验结果表明，用微孔薄膜 过滤回收啤酒，其酒质清澈透明。采用 1．2a 微孔薄膜可除去酵母 ．用 0．45u微孔薄膜过 滤回收啤酒 ，可达到卫生指标要求。 (2)定量了解精滤性能 ：微孔薄膜能有效 地截留微生物 ，但是过滤通量较低，为满足工 业规模生产需要 ，微孔过滤装置应体积小，结 构简单 ，过滤通量大 ，便于操作和管理 ，因此 在小试基础上选用四种不同材质、不 同孔径 的微孔过滤管进行精滤的扩大试验 。试验内 容包括操作温度、操作压力、过滤通量等工艺 条件，以确定微孔管孔径，过滤面积 ，材 贾。试 验结果见图 1。 图 1．四种微孔滤管性能比较 生 产 试 验 一 、 回收设备和回收工艺 通过小试及扩大试验 ，选择 了最佳工艺 流程及设备 。在宣化啤酒厂建成 3万吨啤酒 年产量的啤酒酵母泥 回收及 综合利用生产 线，并进行了生产试验。试验主要内容是从酵 母泥中回收 啤酒及酵母的工艺条件 ；确定最 维普资讯 http://www.cqvip.com 佳工艺流程；用微孔过滤 装置进行 回收啤酒 精滤的工艺条件及设备选 型试验 ；微孔过滤 装置的清洗、再生、灭菌试验 ：测定啤酒 及酵 母的回收率。 啤酒酵母泥回收工艺流程见图 2．设备 规格见表 3。 L 端 空气 ／ i 图 2， 啤酒酵母泥回收工艺流程 表 3． 酵母泥回收设备一览表 1 啤酒 回收 酵母泥是固形物含量高、滤饼为高度可 压缩性难过滤物料 ，其过滤特性为：①在过滤 空间中很快形成滤饼 ；②形成滤饼后 ，过滤的 机理以渗透为主，增加过滤压力对过滤速度 的影响甚微，而且压力过大易堵塞滤饼的毛 细通道 ，反而使过滤能力低下；所以在形成滤 饼后若继续向压滤机泵送物料，作为对滤饼 施加压力 以挤 出酒液，降低滤饼湿含量 的手 段则必然费时耗功 ；若在此情况下停止进料 压滤 ．而将已形成的滤饼进行压榨．则随着滤 饼厚度的减少 ，滤饼 内的酒液就越挤越少 ，直 至将滤饼 内的湿含量压榨到最低限度。针对 酵母泥的过滤特性，我们使用膜式压滤机进 行啤酒的回收，在操作原则上确定 ：进料压力 不必很大，并采用逐步升压方式以利形 成过 滤层 。 关于酵母泥的进料方式，曾利用锥形发 酵罐 内的 CO 气压及酒液的位差将沉降在罐 底的酵母泥压入压滤机 中，由于进料压力偏 低影响过滤速率 ，而且造成进料不充分，使压 滤机的生产能力下降，因此我们选用了气动 隔膜泵进料，效果很好，其优点为：不用电能， 适用于经常用水冲洗地面及设备的酵母泥回 收车间，一旦超负荷便会 自动停机 ，对压滤机 和泵本身都起到保护作用 ，而当负荷恢复正 常后叉能 自动 启动 次运 行，使用方便、灵 活，工作性能可靠、安全，与膜式压滤机匹配 使用较合适 。 啤酒 回收的操 作过程为 ：用气 动隔膜泵 将酵母泥从锥形发酵罐中泵送至膜式压滤机 进行 压滤，压滤一定时间形成酵母滤饼后停 止进料，然后往膜式压滤机中通入压缩空气 鼓起压滤机中的气膜，对酵母滤饼中含有 的啤酒进一步进行压榨，待滤饼中的啤酒最 大限度地压榨出来以后就停止通气。啤酒 回 收结束后打开压滤机，将酵母滤饼卸入槽车 内；在压滤过程 中滤出的啤酒约占回收总量 的 85～93 ．在压榨过程 中滤出的啤酒约占 7～】5 。压滤出来的啤酒直接进入回收啤酒 贮罐，然后用无菌压缩空气将 回收啤酒压入 微孔过滤装置，在精滤过程 中应控制压力和 流速 ，精滤后的啤酒直接进入精滤啤酒贮罐 。 精滤后的回收啤酒可兑入成品啤酒 中，也可 送回锥形发酵罐 。 2 酵母 回收 将槽车内的酵母滤饼送入自溶罐中，在 自溶罐中加入一定量的水后直接通入蒸汽加 热．并开动搅拌器进行酵母 自溶，待滤饼全部 维普资讯 http://www.cqvip.com 自溶后 ，停止加热及搅拌，将 自溶后的酵母浆 用泵送入高位槽，酵母浆 由高位槽连续地流 入干燥机进行干燥，干燥后的干酵母送入粉 碎机进行粉碎 ，即成为干酵母粉 二、试验结果 回收的啤酒以 1～2％的比例兑入成 品 啤酒中，不影响成品啤酒的口感和保质期；回 收的干酵母蛋白质含量达 S1 ，含有 l8种 氨基酸 ，为优质蛋白饲料。 膜式压滤机过撼 啤酒酵母泥时的过滤、 压榨数据及特性曲线见表 4、图 3。 圉3．膜式压滤机的过滤及压榨特吐 表 4． 啤酒酵母泥的过滤通量与时间关系 操 作 方 式 过 滤 压 榨 操作时问(mini 0 5 5 5 5 5 5 5 5 5 0 5 5 累计操作时间(mln) 0 5 1 0 1 5 20 25 30 35 40 45 45 50 55 6O 过滤通量(L) 0 l64 1 28 54 28 l1 8 4 3 2 0 1 7 l5 】0 累计过滤通量(L) 0 l 64 292 346 374 385 393 397 400 402 402 4】9 434 444 舟阶段操作时间(min) 45 l 5 舟阶段过滤通量(L) 402 42 通过生产试验实测的啤酒及酵母回收率 见表 5。 表 5． 从酵母泥中回收啤酒及酵母的 生产测试数据 日 期 92．8．14 g2 8．19 92 0．2 92．]1 11 罐号 5 々 13 4 酵母代数 4 3 渣容 量 (KL) 122．0 0 124．15O 126．690 12 70O 水分 ( ) 86 87 86 回收量 (KL) 3．044 2 471 2．604 2．494 回收率( ) 2 5 2 0 2 1 2 D 回收量(KL) 1 46 4 1．2j6 1 357 1_273 回收率( ) 1 20 1 01 1．07 1．02 水 分 ( ) 73 73 72 72 重量 (k昙) 1580 l247 l221 水 分 ( ) 6．8 回收量(Kg) 354 366 359 回收率( ) O 36 D 28 0．29 0．29 母泥中的 48 1 52 51 回收率 ( ) 三 、经济效益和社会效益 啤酒酵母 回收及综合利用生产线的投资 费用为 20．1万元 ，投产后每年可 回收啤酒 300吨，干酵母 45吨，可增 产值 2 万元 ．设 备投资的回收期为一年；本技术的 间接经济 效益为：由于进行了啤酒酵母泥的回收，减少 了排污量，每年可少缴纳不少环保治理费 经 济效益的估算见表 6。 表 6． 经济效益估算 收 ^ 支 出 回收啤酒 21 9万元／6： 设备折旧 2．01万元 年 回收干酵母 12．6万元／年 劳务费 2．50万元，年 水电汽 I．50万元 年 车间管理 费 2．00万元，1年 设备维修 费 I．00万元，年 配件更换费 I．00万 元，年 共 计 3 d．5万元／年 共 计 】0 01万元问 结条：24 49万元，年 进行啤酒酵母 回收的社会效益是：减少 污水排放，保护环境。啤酒酵母泥是营养丰富 差耄 维普资讯 http://www.cqvip.com 的高浓度有机废水，占啤酒 厂废水污染源的 1l／3；因此在治理由于排放啤酒酵母泥造成环 境污染的同时，将 以前 白白废弃掉的啤酒和 酵母加以高质量的回收 ，是啤酒厂治理环境、 减少酒损、增加经济收入的一项简单而可行 的技术措施。 本课题 已于 1992年 12月由轻工业部科 技发展司主持 ，邀请有关专家在张家口市宣 化啤酒厂进行并通过了鉴定 。 结 论 I．本课题的工艺流程合理 ，操作简单方 便。回收的啤酒清澈透明，理化指标、卫生指 标合格；回收的干酵母为优质高蛋白精饲料， 若对酵母进行深加工 ，可开发 出许多高附加 产值的食品及药品。 2．回收啤酒用微孔过滤技术进行精滤以 除去酵母和细菌为国内首刨，解决担心染菌 的后顾之忧，有利于啤酒酵母 回收技术的推 广应用。 3．回收的啤酒可以 1～2 的 比例兑入 成品啤酒中而不影响成品啤酒的感官质量和 保质期。 4．从啤酒酵母泥 中回收啤酒和酵母 ，对 啤酒厂降低生产成本、减少酒损、减轻污水排 放负荷具有明显的经济效益和社会效益 。 5．全套设备与进口设备 比较，性能一样， 而费用只为其 1／4～1／5，可替代进 口。 致谢 ：本课题在小试期 间得到北京啤酒厂的大力 支持 ，谨在此表示感谢 。 参 考 文 献 [1]MBAA TF~HNICAL QUARTERLY，1982，VoJ． 19．No．2．57～ 62 [2]EBc Congre~，1987，639～646 [3]Brewlng& Distilling International，1 989，Vo1． 2O+No．2。22～ 23．1989．Vo1．29，No．9，18～ 2t [4]Filtration＆ Separation，1989，Vo1．26．No．3， 198～ 200 [5]Brewers’Guardian，1992，Vo1．121，No．2，t9-- 22 E6]Brauwelt，1989，Vo1．129，No．41，1950~1958， 1989．Vo1．1 39，No．7．222～ 227 [7]Brauwelt，1989，Vo1．130，No．7，222~227 [83英国爱德华一钟士有限公 司；现代化啤酒 回收 及酵母处理系统资料．1 987 [9]水处理工学理论上应用(E1)，1978t457~545 Recovering Beer and Yeast from Yeast Slurry Zhang Junhai Wang Yijing (Research Institute of Food and Fermentation Industry，Ministry of LiBbt Industry，Bejins) Tian Ruilin W u Ljnxiu W ang Zhifang Yah Zhiyun (Research Institute of Enviromental Protection，Ministry of Light Industry，Beijins) Qin Sigong Liu Ximing Yang Xuezeng Xu Zhanqing (Xuanhua Brewery，Zhangjiakou) ABS1RACT The beer and yeast are recovered from yeast slurry by solid—liq~d separation process．The feature of the process is ap cation of membrane microfiltration in recovered beer to ensure its qulity．The pr o-- duetion tests in Xuanhua brewery show that this process has obvious good econonqics and social benefit with lower production cost，reduction in process lose and decrease in effluent charge． Key w0rds：Recovering be er，Yeast slurry 维普资讯 http://www.cqvip.com