啤酒生产工艺、原料及设备简介

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本文所称啤酒,特指工业淡拉格这一大类,为国内外大型啤酒企业主要生产的啤酒品种。由于精酿啤酒种类繁多生产方式多样,总产量也占世界啤酒总产量较小,所以不在本文的讨论范围。

本文观点

虽然淡拉格的生产已经完全实现了机械化,但由于各厂商对原材料(大麦、水、啤酒花、酵母)的选取不同,在每道工序处理细节和设置参数的不同,各厂家出品的啤酒口味也会有较大的差别。

这种差别在满足基础需求的阶段不会对行业的竞争造成显著影响,但到了追求质量和差异的阶段会让行业内的公司产生分化。

有较强产品研发能力的企业,辅以不错的营销手段和新颖的销售渠道会在这一阶段获得更大的成功。

本文以生产工艺为顺序,按照顺序介绍每道工艺及每道工艺的生产设备,在涉及到原材料时,也会对原材料做一定介绍(用斜体突出)。

工业啤酒最基础的生产流程如下面的网图(侵删):

这八个小步骤又可以分为四大块,分别是:原料处理糖化酿造灌装

原料处理

啤酒的原料主要是大麦,有些特殊的啤酒,会加入其他的谷物来增添啤酒的风味,如白啤(加入部分小麦)、黑啤(加入焦糖色大麦、黑麦)、四料(大麦、小麦、黑麦、燕麦等)。其他辅料,如糖浆、玉米或大米淀粉,则不在主要原材料之列。

根据穗形大麦可以分为:六棱、四棱和二棱。六棱大麦麦穗的横切面呈正六角形,穗形紧密,麦粒小而整齐,含蛋白质较多;因发芽整齐,淀粉酶活力大,特别适宜制作麦芽。四棱大麦麦穗的横切面呈四角方形,穗形较疏,麦粒稍大但不均匀,蛋白质含量较高;因发芽不整齐更多的是做饲料。二棱大麦穗形扁平,呈两条棱角,籽粒大而整齐,壳簿,淀粉含量高,蛋白质含量低,发芽整齐,是酿造啤酒的主要原料。 按照播种期分类,可以分为冬大麦和春大麦两类。啤酒大麦一般用的是二棱春大麦、二棱冬大麦、和部分六棱大麦,几乎不采用四棱大麦。

欧洲是全球大麦的最大产区,但多在内部消耗,出口较少;法国、德国和比利时为欧洲大麦主要出口国。加拿大和澳大利亚的产量排名第二和第三,出口量分列世界第一和第二。我国大麦产量排在全球第四,大麦在国内也是仅次于小麦、水稻、玉米的经济作物,啤酒大麦主要用的是西北地区出产的二棱大麦,但国产二棱大麦相较于主要大麦出口国的品质不够高。所以国内啤酒用大麦以进口为主。

采购回来的大麦在一定的温度和湿度存储下会发芽,形成麦芽。麦芽需要依次经过筛选清洗粉碎三个步骤才能进入糖化车间,这三个步骤都已经实现了机械化,有专业的机器完成。筛选用振动筛选机,清洗用除尘系统,粉碎有湿粉碎机。

糖化

麦芽所含的各种水解酶,在水和一定温度的条件下,将麦芽中的高分子物质逐步分解为可溶性的低分子物质,其主要的变化就是淀粉分解成了糖。

糖化过程中需要用到大量的水,水也是啤酒生产的主要原料之一,水质的差异会影响啤酒的口感和品控。全国布局的啤酒生产企业,为了大单品的质量控制,只能牺牲独特口感,采用特定理化指标的净化水而非天然水酿造啤酒。

这一工序称为糖化,由专门的糖化锅来完成。糖化锅的重要经济指标就是在最少的能耗下单位时间内糖化最多的麦汁的体积:

糖化主工序结束后,需要将糖化醪液中的麦糟过滤分离,得到澄清的麦汁。这道工序就是麦汁过滤,涉及到的设备为过滤槽和压滤机。

酿造

过滤完毕后,需要对麦汁加热沸腾,并加入啤酒花,实现蒸发水分、麦汁灭菌、啤酒花成分浸出、麦汁定型等的过程。这一过程叫做麦汁煮沸,麦汁煮沸为啤酒风味形成的重要过程。

啤酒花是一种多年生雌雄异体的草本蔓性植物,原产欧洲、美洲和亚洲。能给啤酒带来苦味与香气,对于啤酒延长保质期也起到重要作用。目前已被用作啤酒制造的啤酒花种类已经超过了20种,会对应不同的苦味和香气。

有些厂商为了节省成本,用酒花浸膏代替啤酒花。酒花浸膏确实是啤酒花的提取物,而且提取工艺可以是纯物理的CO2超临界萃取。但萃取后的酒花浸膏更多的是突出了α-酸和β-酸,其他香味物质则相对流失了,所以风味特色大大降低。

煮沸系统设备如下图:

煮沸后的麦汁通过回旋沉淀槽,使啤酒花碎片和热凝固物沉降并与麦汁分离。这一过程就是麦汁澄清。发酵前,经过回旋沉淀的麦汁需要冷却至合适的温度。下图中,远处大的罐子就是回旋沉淀槽,近处小的管道为冷却系统。

经过冷却的麦汁,在加入酵母后,麦芽糖被转化为酒精、二氧化碳并形成啤酒风味的过程就是发酵了。发酵过程是整个啤酒加工最复杂且最重要的工序,里面还涉及到许多子步骤,如酵母扩培,这里就不多做介绍了。以下两幅图分别展示发酵罐和酵母扩培系统。

发酵过程中酵母除了将糖转化为酒精外,还代谢出很多脂类、酚类和醛类,这些有机物为啤酒带来了独特的香气。虽然酵母常排在配料的最后一味,但却是啤酒生产最核心的一味。特定酵母菌株的分离与培养需要较长时间和较高的技术,为啤酒生产企业重要的研发方向之一。

发酵也是个讲究效率的过程,要是能降低发酵天数,就意味着提高了资本的周转率。而发酵效率提高的核心就是酵母菌种的培养,其次才是适合酵母工作的特定的温度和湿度。

发酵完后的啤酒带有很多杂质,如酵母、悬浮颗粒、多酚等,而且麦芽汁浓度较高,所以需要进行过滤,常见的工序有:离心、硅胶处理、硅藻土过滤、PVPP处理,稀释、精滤等。

灌装

无论是玻璃瓶还是易拉罐,在进行注入啤酒前,都要再清洗一遍,在灌装好啤酒后,都要进行杀菌。整个过程可以分为洗瓶-灌装-杀菌,对应的设备分别为:

洗瓶机:

灌装机:

杀菌机:

罐装线已经实现一体化了,最新的灌装技术能达到4.8万听/小时的速度,但行业内一般设备还停留在3.6万听/小时的速度。国内啤酒企业的第一条柔性生产线是珠江啤酒在2018年建成的;燕京啤酒也在2018年开始跟进,漓泉生产线已经完成了改造,总部生产线也开始了改造;青岛啤酒在2020年也宣布了生产线的柔性化。

总结

即使总体工艺类似,用的设备也大同小异,但由于用料品种不同,使用设备的人群不同,照样会有使用效率的高低和产品的差异。效率的高低会影响企业的成本,产品的差异会影响企业的销售进而影响企业的收入。

啤酒企业的两大研发方向分别为提高效率和推出新品。效率的提高可以从生产人员人均产量的变动得到反映;推出新品则可以定期考察产品矩阵


比起白酒,啤酒的生产工艺是简单太多了。附上名优白酒的生产工艺介绍

 $珠江啤酒(SZ002461)$ $青岛啤酒(SH600600)$ $重庆啤酒(SH600132)$  

全部讨论

2021-07-21 15:35

一般大麦在出售的时候就会划分好等级了,所以不存在买回来再筛选出不同等级来制作中高低端啤酒。但是同一家工厂是可以用同一条生产线去生产不同档次的啤酒的。$华润啤酒(00291)$ $惠泉啤酒(SH600573)$ $燕京啤酒(SZ000729)$

2021-08-10 14:39

2021-08-10 14:39

学习中

2021-08-05 14:35

不能忘了$乐惠国际(SH603076)$$奥瑞金(SZ002701)$ 的功劳,前者是A股啤酒设备生产商,后者是啤酒罐生产商。本文很多信息了解自这两家上市公司的招股说明书。

2021-07-27 17:58

市面上麦芽汁浓度在8°左右的工业淡拉格啤酒都是调配勾兑后的产品,将生产批次不同的麦汁或成酒按照一定的理化指标进行调配勾兑,形成品质稳定的产品。$百威亚太(01876)$ $香港生力啤(00236)$ $百威英博(BUD)$ 勾兑工艺可以参见我之前写的白酒勾兑篇:网页链接

2021-06-29 20:34

学习