A. 濃香型白酒是怎麼釀造出來呢
一、培育窖泥
在濃香型大麴酒的生產中,窖泥是基礎,糟醅是前提。優質的窖泥,優良的糟醅是生產濃香型大麴酒必不可少的條件。
二、制曲
大麴作為釀制大麴酒用的糖化、發酵劑,在製造過程中依靠自然界帶入的各種微生物菌群,在澱粉質原料中進行富集、擴大培養,並保藏了各種釀酒用的有益微生物。再經過風干、貯藏,即成為成品大麴。
酒廠的大麴是以當地的優質小麥為原料,依靠特定的微生物生態環境進行精心培養而成。
三、釀酒
釀酒是將粉碎的原料,配入出窖(池)的酒醅,經過蒸酒和蒸糧,揚涼後,加入大麴(糖化發酵劑)進行糖化發酵的生產過程 。
酒廠釀酒生產以高粱為主要制酒原料,以自製的大麴為糖化、發酵劑,泥窖固態發酵,採用「續糟配料,混蒸混燒」工藝,生產的原酒窖香濃郁、綿甜醇厚、香味諧調、尾凈爽口。
四、儲存與勾調
剛生產出來的新酒,具有辛辣刺激感,經過一段儲存期後,刺激性和辛辣感會明顯減輕,口味變得醇和、柔順,香氣風味都得以改善,然後才能用於勾調成品酒。
勾調主要是運用人工鑒評及微機勾兌等科技手段,調整酒中各成分之間的比例含量,使酒質的酸、酯、醇等微量成分趨於平衡,香味協調。芝麻香型白酒以高粱、小麥、麩皮為原料。其中,高粱是生產芝麻香酒的首選原料。由於高粱中除澱粉外,還含有較多的粗蛋白、纖維素、單寧等物質,因此,在發酵過程中能生成芝麻香的前體物質。
焦香是芝麻香型白酒的重要香氣,是氨基化合物與還原糖發生美拉德反應產生的。同時,芝麻香型白酒在生產過程中必須有充足的氨基酸參與反應。若僅以高粱為原料,則其氮源不足。若在原料中加入小麥和麩皮,可適當增加原料中的蛋白質含量,提高氨基酸的含量,為雜環化合物的生成提供物質基礎。
小麥、麩皮中含有的蛋白質,經高溫大麴中酶的作用,將原料中的澱粉分解為糖,蛋白質分解為氨基酸,還原糖與氨基酸發生美拉德反應,生成呋喃、吡喃、醛類等風味物質,進而生成具有芝麻香特徵的復雜成分。
焦香和醬香是芝麻香型白酒的重要香氣。焦香是小分子的氨基化合物與還原糖發生美拉德反應生成的,而醬香則是由麥曲中帶來的芳香族化合物產生的。麩皮中高含量的氨態氮,有利於微生物的分解。它在微生物的作用下,生成香草醛、香草酸、4-乙基愈創木酚、4-甲基愈創木酚、4-乙烯基愈創木酚等酚類化合物,有助於焦香的形成。此外,在發酵過程中添加麩皮,也有助於焦香的形成。若發酵過程中麥曲用量過大,則醬香突出。 一、配料芝麻香型白酒的一般配料為:高粱80%、小麥10%、麩皮10%。由於培養麩曲、細菌和生香酵母菌,均採用以麩皮為主的培養基,因此,以小麥製作大麴時,麩皮總量約占原料的30%。選用的高粱要求顆粒飽滿、乾燥、無雜質、無霉爛、無蟲蛀,使用前粉碎成4至8瓣;麩皮要求外觀黃褐色、新鮮乾燥、無霉爛、無雜質。輔料選用的稻殼要求外觀金黃色、新鮮乾燥、無霉爛、無雜質,以粗糠為佳,使用前用蒸汽清蒸,去除糠雜味。芝麻香型白酒的發酵容器以磚壁泥底窖為好,且每個窖池以10m3左右為佳。窖底鋪15cm左右的濃香型人工老窖泥,窖壁為磚砌。在發酵(文章來源:華夏酒報·中國酒業新聞網)的過程中,磚窖中棲息的部分微生物對形成幽雅細膩的芝麻香型白酒風格非常有益。因為磚窖既不像泥窖那樣棲息有大量的窖泥微生物,又不像水泥窖、石頭窖那樣微生物難以棲息。用泥窖,濃香味明顯,芝麻香不突出;用石頭窖,香味成分偏少,不夠豐滿,芝麻香亦不突出。
磚壁泥底窖是清香型白酒、醬香型白酒與濃香型白酒發酵容器的結合,生產出的酒己酸乙酯含量平均值為60/L,低於濃香,高於清香;乙酸乙酯含量為120/L,略高於醬香。生產出的酒兼具清、濃、醬風味,相互協調,芝麻香味突出。芝麻香型白酒的糖化發酵劑既能將澱粉轉化為還原糖 ,還能使蛋白質轉化為氨基酸的蛋白酶。芝麻香型白酒的發酵工藝是集大麴、麩曲、生香酵母、細菌於一體的多菌種發酵。 芝麻香型白酒的生產一般採用高溫大麴和中溫曲配合使用,主要是用於澱粉轉化,產生酒精和為蛋白質轉化成氨基酸提供酸性蛋白酶,高溫大麴和中高溫大麴中含有較多的酸性蛋白酶。高溫大麴糖化發酵力較低,要加入適量的中溫曲。一般高溫大麴添加15%左右,中溫曲10%左右。適當增加高溫大麴的使用量,有助於增加酒的豐滿程度和芝麻香的典型性,因為高溫大麴中含有很多復雜的香味物質和香味前體物質。
傳統的高溫大麴和中高溫大麴多採用小麥製作,也有的用大麥、豌豆制曲。豌豆中蛋白質含量高,熱解產生呋喃、硫醇等化合物,賦予酒體幽雅、濃郁。豌豆中的蛋白質和降解產生的香味成分是芝麻香型白酒需要的,小麥中可以加入適量的豌豆制曲。
芝麻香型白酒加曲量比醬香型白酒低,但遠高於濃香型白酒和清香型白酒,一般用曲量為1∶0.4—0.5。由於經過高溫堆積、高溫發酵,出酒率較濃香偏低,出酒率在30%左右,生產成本也較高。
釀制芝麻香型白酒一般選用河內白曲、耐高溫細菌曲、復合酵母曲及部分大麴。河內白曲有一定的糖化力,酸性蛋白酶含量也高,能有效降解原料中的澱粉及蛋白質;耐高溫細菌曲具有一定的液化力、糖化力、蛋白質分解力和脂肪分解力,是提高芝麻香型白酒質量的有效菌株;復合酵母曲兼顧生香及產酒;適量的高溫大麴,可賦予酒體一定的醬香及復雜成分,使酒體諧調、自然。不同的曲配合得當,是釀造芝麻香型白酒的重要條件。
B. 從茶葉中提取咖啡因的實驗報告
從茶葉中提取咖啡因
一、教學要求:
1、 學習從茶葉中提取咖啡因的基本原理和方法, 了解咖啡因的一般性質。
2、掌握用索氏提取器提取有機物的原理和方法。
3、進一步熟悉萃取、蒸餾、升華等基本操作。
二、預習內容:
1、萃取
2、蒸餾操作
3、升華操作
4、天然產物的分離提純和鑒定的相關理論知識
三、
基本操作:
茶葉末
提取液
粗提取液
粗提取物
咖啡因
1、實驗流程
迴流提取
95%的乙醇
1、升華
2、收集
蒸干
蒸餾
2、索氏(Soxhlet)提取器
索氏(Soxhlet)提取器由燒瓶、提取筒、迴流冷凝管3部分組成, 裝置如圖所示。索氏提取器是利用溶劑的迴流及虹吸原理(思考題1),使固體物質每次都被純的熱溶劑所萃取, 減少了溶劑用量, 縮短了提取時間, 因而效率較高。萃取前, 應先將固體物質研細, 以增加溶劑浸溶面積(思考題2)。然後將研細的固體物質裝人濾紙筒內(思考題3,4), 再置於抽提筒, 燒瓶內盛溶, 並與抽提筒相連, 抽提筒索式提取器上端接冷凝管。溶劑受熱沸騰, 其蒸氣沿抽提筒側管上升至冷凝管, 冷凝為液體, 滴入濾紙筒中, 並浸泡筒中樣品。當液面超過虹吸管最高處時, 即虹吸流回燒瓶, 從而萃取出溶於溶劑的部分物質。如此多次重復,把要
提取的物質富集於燒瓶內。提取液經濃縮除去溶劑後, 即得產物, 必
要時可用其他方法進一步純化。
思考題1:索式提取器的工作原理?
思考題2:索式提取器的優點是什麼?
思考題3:對與索式提取器濾紙筒的基本要求是什麼?
思考題4:為什麼要將固體物質(茶葉)研細成粉末?
4、升華裝置
四、實驗原理:
咖啡因又叫咖啡鹼, 是一種生物鹼 , 存在於茶葉、咖啡、可可等植物中。例如茶葉中含有 1%~5%的咖啡因, 同時還含有單寧酸、色素、纖維素等物質。
咖啡鹼具有刺激心臟,興奮大腦神經和利尿等作用。主要用作中樞神經興奮葯。它也是復方阿斯匹林(A. P. C)等葯物的組分之一。現代制葯工業多用合成方法製得咖啡因。兒茶素是強效抗氧化成份,對癌症、高血壓、冠心病等有明顯的預防作用。兒茶素是茶多酚的主體物質,茶多酚是茶葉中酚類及其衍生物的總稱,其主要組分是黃烷醇類、羥基—4—黃烷醇類、花色苷類、黃酮醇類和黃酮類。而其中黃烷醇類又以兒荼素類物質為主,占茶多酚總量的70%左右。此外茶葉中還含有少量茶鹼和可可豆鹼等生物鹼、有機酸、色素和纖維素等成分。
咖啡鹼為嘌呤的衍生物,化學名稱是1,3,7-三甲基-2,6-二氧嘌呤,其結構式與茶鹼,可可鹼類似。
嘌呤(Purine) 咖啡因(Caffeine) 茶鹼(Guanine) 可可鹼(Adenine)
咖啡因是弱鹼性化合物, 可溶於氯仿、丙醇、乙醇和熱水中, 難溶於乙醚和苯(冷)。純品熔點235~236℃, 含結晶水的咖啡因為無色針狀晶體, 在100 ℃時失去結晶水, 並開始升華,120 ℃時顯著升華,178℃時迅速升華。利用這一性質可純化咖啡因。咖啡因的結構式為 :
咖啡因(1,3,7-三甲基-2,6-二氧嘌呤)
咖啡因(1,3,7- 三甲基 -2,6- 二氧瞟嶺 ) 咖啡因是一種溫和的興奮劑, 具有刺激心臟、興奮中樞神經和利尿等作用。
提取咖啡因的方法有鹼液提取法和索氏提取器提取法。本實驗以乙醇為溶, 用索氏提取器提取 , 再經濃縮、中和、升華, 得到含結晶水的咖啡因。
工業上咖啡因主要是通過人工合成製得。它具有刺激心臟、興奮大腦神經和利尿等作用。故可以作為中樞神經興奮葯,它也是復方阿司匹林(A.P.C)等葯物的組分之一。
從茶葉中提取咖啡因,通常有兩種方法。
方法一:可用適當的有機溶劑(乙醇、氯傷等)在索氏提取器中連續抽提,然後濃縮得到粗咖啡因。由於粗咖啡因中還含有一些其它生物鹼和雜質,可利用咖啡因高溫時的快速升華特點進一步純化。
方法二:用鹼性水溶液加熱浸泡,使咖啡因呈游離狀態而溶於熱水中,從而與不溶於水的纖維素、蛋白質、脂肪等分離(也由於丹寧、色素、有機酸等也可鎔於水,故浸泡液常呈棕色)。可先用醋酸鉛溶液處理,使酸性物質生成鉛鹽沉澱而除去,然後用有機溶劑萃取.使咖啡因轉溶於有機溶劑,從而與色素等分開。蒸去溶劑,即得扭制的咖啡因,因葉綠累極易溶於丙酮中,故可用丙酮重結晶而將葉綠素除去或升華法純化。
五、實驗步驟:
1、粗提:
a、儀器安裝:採用脂肪提取器。
b、連續萃取:稱取10g茶葉,研細,用濾紙包好,放入脂肪提取器的套筒中,用75mL95%乙醇水浴加熱連續萃取2~3h。
c、蒸餾濃縮:待剛好發生虹吸後,把裝置改為蒸餾裝置,蒸出大部分乙醇。
d、加鹼中和:趁熱將殘余物傾入蒸發皿中,拌入3~4g生石灰,使成糊狀。蒸氣浴加熱,不斷攪拌下蒸干。
e、焙炒除水:將蒸發皿放在石棉網上,壓碎塊狀物,小火焙炒,除盡水分。
2、純化:
a、儀器安裝:安裝升華裝置。用濾紙罩在蒸發皿上,並在濾紙上扎一些小孔,再罩上口徑合適的玻璃漏斗。
b、初次升華:220℃砂浴升華。刮下咖啡因。
C、再次升華:殘渣經拌和後升高砂浴溫度升華。合並咖啡因。
3、檢驗:稱重後測定熔點。純凈咖啡因熔點為234.5℃。
(1)
與生物鹼試劑: 取咖啡因結晶的一半於小試管中, 加 4Cml水, 微熱, 使固體溶解。分裝於2 支試管中, 一支加入1~2 滴 5% 鞣酸溶液, 記錄現象(思考題10)。另一支加 1~2
滴 10% 鹽酸 ( 或 10% 硫酸 ), 再加入 1~2 滴碘一碘化鉀試劑, 記錄現象(思考題11)。
(2) 氧化: 在表面皿剩餘的咖啡因中, 加入30%H2O28~10滴, 置於水浴上蒸干, 記錄殘渣顏色。再加一滴濃氨水於殘渣上, 觀察並記錄顏色有何變化(思考題12)?
六、思考與解答
1.索氏提取器的原理是什麼?與直接用溶劑迴流提取比較有何優點?
解:索氏(Saxhlet)提取器由圓底燒瓶、提取筒和迴流冷凝管組成。它利用溶劑迴流及虹吸原理,使固體物質連續不斷地被純的熱溶劑所萃取。當溶劑加熱沸騰時,溶劑蒸氣通過提取筒側面的玻璃管上升經提取筒上部進入冷凝管,在迴流冷凝管中冷凝成液體後,就會滴人提取筒中,溶劑在提取筒內蓄集,同時與濾紙筒內的固體接觸,將固體中的可溶物質浸取出來。當提取筒內的提取液液面超過虹吸管的最高處時,即發生虹吸,流回燒瓶。溶劑再加熱氣化、冷凝、提取、虹吸,如此循環反復,使固體中的可溶物質逐漸富集到燒瓶中。這一過程可連續不斷地自動進行。
優點:(1)減少了溶劑的用量,縮短了提取時間,因而效率較高。(2)無需固液分離。作用導熱好,樣品受熱均勻,測定結果准確。
2.升華前加入生石灰起什麼作用?
解:中和酸性雜質,吸收水分和多餘的溶劑。
3.進行升華操作時應注意什麼?
解:進行升華操作時應注意:
(1)待升華物質事先要充分乾燥,否則升華時部分產品會隨水蒸氣一起揮發出來,影響分離效果
(2)待升華物質事先應該研碎,以提高升華效率,因為升華發生在物質的表面上。(3)要控制好升華溫度,溫度太低,升華太慢甚至不能升華;溫度太高,有可能導致產品發黃甚至分解。
七、深入討論:
咖啡因的其它鑒別方法
咖啡因可以通過測定熔點及光譜法加以鑒別。此外,還可以通過制備咖啡因水楊酸鹽衍生物進一步確證。咖啡因作為鹼,可與水楊酸作用生成水楊酸鹽,此鹽的熔點為137℃。
咖啡因 水楊酸 咖啡因水楊酸鹽
咖啡因水楊酸鹽衍生物的制備方法:在試管中加入50mg咖啡因、37水楊酸和4甲苯,在水浴上加熱搖振使其溶解,然後加入約1石油醚(60-90),在冰浴中冷卻結晶。如無晶體析出,可以用玻璃棒或刮刀摩擦管壁。用玻璃釘漏斗過濾收集產物,測定熔點。純鹽的熔點137℃。
八、測試題
1、 試述索氏提取器的萃取原理,它與一般的浸泡萃取相比,有哪些優點?
答:索氏提取器是利用溶劑的迴流及虹吸原理,使固體物質每次都被純的熱溶劑所萃取, 減少了溶劑用量, 縮短了提取時間, 因而效率較高。
2、索式提取器有哪幾部分組成?
答:索氏(Soxhlet)提取器由燒瓶、提取筒、迴流冷凝管3部分組成。
3、本實驗進行升華操作時,應注意什麼?
答:在萃取迴流充分的情況下,升華操作是實驗成敗的關鍵。升華過程中,始終都需用小火間接加熱。如溫度太高,會使產物發黃。注意溫度計應放在合適的位置,使正確反映出升華的溫度。如無砂浴,也可以用簡易空氣浴加熱升華,即將蒸發皿底部稍離開石棉網進行加熱,並在附近懸掛溫度計指示升華溫度。
九、實驗關鍵及注意事項
1、濾紙套筒大小要合適,以既能緊貼器壁,又能方便取放為宜,其高度不得超過虹吸管;要注意茶葉末不能掉出濾紙套筒,以免堵塞虹吸管;紙套上面折成凹形,以保證迴流液均勻浸潤被萃取物,也可以用塞棉花的方法代替濾紙套筒。用少量棉花輕輕阻住虹吸管口。
2、瓶中乙醇不可蒸得太干,否則殘液很粘,轉移時損失較大。
3、生石灰起吸水和中和作用,以除去部分酸性雜質。
4、在萃取迴流充分的情況下,升華操作是實驗成敗的關鍵。升華過程中,始終都需用小火間接加熱。如溫度太高,會使產物發黃。注意溫度計應放在合適的位置,使正確反映出升華的溫度。
C. 蒸餾設備的設備
(molecular distillation equipment)
分子蒸餾亦稱短程蒸餾.它是一項較新的尚未廣泛應用於工業化生產的液-液分離技術.其應用能解決大量常規蒸餾技術所不能解決的問題.
分子蒸餾與常規蒸餾技術相比有以下特點:
1.普通蒸餾是在沸點溫度下進行分離操作:而分子蒸餾只要冷熱兩個面之間達到足夠的溫度差.就可以在任何溫度下進行分離.因而分子蒸餾操作溫度遠低於物料的沸點.
2.普通蒸餾有鼓泡.沸騰現象:而分子蒸餾是液膜表面的自由蒸發.操作壓力很低.一般為0.1-1Pa數量級,受熱時間很短.一般僅為十秒至幾十秒.
3.普通蒸餾的蒸發和冷凝是可逆過程.液相和氣相之間處於動態相平衡,而在分子蒸餾過程中.從加熱面逸出的分子直接飛射到冷凝面上.理論上沒有返回到加熱面的可能性.所以分子蒸餾沒有不易分離的物質.
一套完整的分子蒸餾設備主要包括:分子蒸發器、脫氣系統、進料系統、加熱系統、冷卻真空系統和控制系統。分子蒸餾裝置的核心部分是分子蒸發器,其種類主要有3種:(1)降膜式:為早期形式,結構簡單,但由於液膜厚,效率差,當今世界各國很少採用;(2)刮膜式:形成的液膜薄,分離效率高,但較降膜式結構復雜;(3)離心式:離心力成膜,膜薄,蒸發效率高,但結構復雜,真空密封較難,設備的製造成本高。為提高分離效率,往往需要採用多級串聯使用而實現不同物質的多級分離。
1.降膜式分子蒸餾器
該裝置是採取重力使蒸發面上的物料變為液膜降下的方式。將物料加熱,蒸發物就可在相對方向的冷凝面上凝縮。降膜式裝置為早期形式,結構簡單,在蒸發面上形成的液膜較厚,效率差,現在各國很少採用。
2.刮膜式分子蒸餾裝置
我國在80年代末才開展刮膜式分子蒸餾裝置和工藝應用研究。它採取重力使蒸發面上的物料變為液膜降下的方式,但為了使蒸發面上的液膜厚度小且分布均勻,在蒸餾器中設置了一硬碳或聚四氟乙烯制的轉動刮板。該刮板不但可以使下流液層得到充分攪拌,還可以加快蒸發面液層的更新,從而強化了物料的傳熱和傳質過程。其優點是:液膜厚度小,並且沿蒸發表面流動;被蒸餾物料在操作溫度下停留時間短,熱分解的危險性較小,蒸餾過程可以連續進行,生產能力大。缺點是:液體分配裝置難以完善,很難保證所有的蒸發表面都被液膜均勻覆蓋;液體流動時常發生翻滾現象,所產生的霧沫也常濺到冷凝面上。但由於該裝置結構相對簡單,價格相對低廉,現在的實驗室及工業生產中,大部分都採用該裝置。
3.離心式分子蒸餾裝置
該裝置將物料送到高速旋轉的轉盤中央,並在旋轉面擴展形成薄膜,同時加熱蒸發,使之與對面的冷凝面凝縮,該裝置是目前較為理想的分子蒸餾裝置。但與其它兩種裝置相比,要求有高速旋轉的轉盤,又需要較高的真空密封技術。離心式分子蒸餾器與刮膜式分子蒸餾器相比具有以下優點:由於轉盤高速旋轉,可得到極薄的液膜且液膜分布更均勻,蒸發速率和分離效率更好;物料在蒸發面上的受熱時間更短,降低了熱敏物質熱分解的危險;物料的處理量更大,更適合工業上的連續生產。 (alcohol distilling equipment)
特點:第一,節能。採用高效低阻的板型,降低釜溫,適量迴流,建立合理利用各級能量的蒸餾流程;盡量採用儀表控制或微機自控系統,使設備處於最佳負荷狀態。
第二,生產強度高。提高單位塔截面的汽液通量,特別是對醪塔的設計,更應注意其汽液比的關系。使設備更加緊湊、生產強度和處理能力又能提高的方法之一,採用高效塔板代替原有舊式塔校(塔體不動)。
第三,排污性能好。在盡量減少成熟醪中纖維物含量的同時,對設備也要考慮其適應含固形物發酵液的蒸餾,最大限度減少停產清塔的次數。
第四,充分考慮塔器的放大效應.特別是對年產量在15000噸以上的塔設備,由於塔徑均大於1.5米以上,所以要對大直徑塔設備採取積極先進措施,以減輕分離效率的降低。
第五,結構簡單,造價降低。在工藝條件許可的情況下,選用塔板結構簡單而效率又高的新型塔板。
裝置原理:
本裝置適用於制葯、食品、輕工、化工等待業的稀酒精回收,也適用於甲醇等其他溶煤的蒸餾。本裝置根據用戶的要求,可將30。左右的稀酒精蒸餾至90。-95。酒精,成品酒精度數要求再高。可加大迴流比,但產量就相應減少。
採用高效的不銹鋼波紋填料。蒸餾塔體採用不銹鋼製作,從而是防止了鐵屑堵塞填料的現象,延長了裝置的使用期限。本裝置中凡接觸酒精的設備部分如冷凝器、穩壓罐、冷卻蛇管等均採用不銹鋼,以確保成品酒精不被污染。蒸餾釜採用可拆式U型加熱管,在檢修時可將U型加熱管移出釜外,便於對加熱管外壁及蒸餾釜內壁進行清洗。本裝置可間歇生產,也可連續生產。
能力參數: 型號 塔徑mm 30~40%進料的生產能力 60~80%進料的生產能力 90%酒精 95%酒精 90%酒精 95%酒精 T-200 φ200 35kg 26kg 45kg 36kg T-300 φ300 80kg 64kg 100kg 80kg T-400 φ400 150kg 120kg 180kg 140kg T-500 φ500 230kg 185kg 275kg 220kg T-600 φ600 335kg 270kg 400kg 320kg 減壓蒸餾設備(atmospheric-vacuum distillation unit)常減壓蒸餾裝置通常包括三部分:
(1)原油預處理。採用加入化學物質和高壓電場聯合作用下的電化學法除去原油中混雜的水和鹽類。
(2)常壓蒸餾。原油在加熱爐內被加熱至370℃左右,送入常壓蒸餾塔在常壓(1大氣壓)下蒸餾出沸點較低的汽油和柴油餾分,殘油是常壓重油。
(3)減壓蒸餾。常壓重油再經加熱爐被加熱至410℃左右,進入減壓蒸餾塔在約8.799千帕(60毫米汞柱)絕壓下蒸餾,餾出裂化原料的潤滑油原料,殘油為減壓渣油。參見原油蒸餾。 水氣蒸餾是用來分散以及提純液態或者固態有機化合物的一種要領,經常使用於下列幾種環境:(1)某些沸點高的有機化合物,在常壓下蒸餾雖可與副產物分散,但易被破壞;(2)混淆物中含有大量樹脂狀雜質或者不揮發性雜質,採用蒸餾、萃取等要領都難以分散;(3)從較多固體反應物中分散出被吸附的液體。
基本原理
按照道爾頓分壓定律,當與水不相混溶的物質與水並存時,全般系統的蒸氣壓應為各組分蒸氣壓之以及,即:
p= pA+ pB
其中p 代表總的蒸氣壓,pA為水的蒸氣壓,pB 為與水不相混溶物質的蒸氣壓。
當混淆物中各組分蒸氣壓總以及等於外界大氣壓時,這時候的溫度即為它們的沸點。此沸點比各組分的沸點都低。是以,在常壓下應用水氣蒸餾,就能在低於100℃的環境下將高沸點組分與水一路蒸出來。由於總的蒸氣壓與混淆物中兩者間的相對於量無關,直至其中一組分幾乎完全移去,溫度才上漲至留在瓶中液體的沸點。我們懂得,混淆物蒸氣中各個氣體分壓(pA,pB)之比等於它們的物質的量(nA,nB)之比,即:
而nA=mA/MA;nB=mB/MB。其中
mA、mB為各物質在肯定是容量中蒸氣的質量,MA、MB為物質A以及B的相對於份子質量。是以:
可見,這兩種物質在餾液中的相對於證量(就是它們在蒸氣中的相對於證量)與它們的蒸氣壓以及相對於份子質量成正比。
以苯胺為例,它的沸點為184.4℃,且以及水不相混溶。當以及水一路加熱至98.4℃時,水的蒸氣壓為95.4 kPa,苯胺的蒸氣壓為5.6 kPa,它們的總壓力靠近大氣壓力,於是液體就開始沸騰,苯胺就隨水氣一路被蒸餾出來,水以及苯胺的相對於份子質量別離為18以及93,代入上式:
即蒸出3.3 g水可以容或者帶出1 g苯胺。苯胺在溶液中的組分佔23.3%。測試中蒸出的水量往往超過計算值,由於苯胺微溶於水,測試中尚有一部分水氣不遑與苯胺充分接觸便離開蒸餾燒杯的緣故。
哄騙水氣蒸餾來分散提純物質時,要求此物質在100℃擺布時的蒸氣壓至少在1.33 kPa擺布。要是蒸氣壓在 0.13~0.67 kPa,則其在餾出液中的含量僅佔1%,甚至更低。為了要使餾出液中的含量增高,就要想辦法提高此物質的蒸氣壓,也就是說要提高溫度,使蒸氣的溫度超過100℃,即要用過熱水氣蒸餾。例如苯甲醛(沸點178℃),進行水氣蒸餾時,在97.9℃沸騰,這時候pA=93.8 kPa,pB=7.5 kPa,則:
這時候餾出液中苯甲醛佔32.1%。
假如導入133℃過熱蒸氣,苯甲醛的蒸氣壓可達29.3kPa,故而只要有72 kPa的水氣壓,就可使系統沸騰,則:
這樣餾出液中苯甲醛的含量就提高到了70.6%。
應用過熱水氣還具有使水氣冷凝少的長處,為了防止過熱蒸氣冷凝,可在蒸餾瓶下保溫,甚至加熱。
從上面的分析可以看出,施用水氣蒸餾這種分散要領是有條件限定的,被提純物質必需具備以下幾個條件:(1)不溶或者難溶於水;(2)與沸水永劫間並存而不發生化學反應;(3)在100℃擺布必需具有肯定似的蒸氣壓(一般不小於1.33 kPa)。
D. 雙乙醯是什麼
雙乙醯一般指丁二酮。丁二酮是一種有機化合物,分子式為C4H6O2,淺黃色至黃綠色液體,有強烈的氣味,溶於水、乙醇、乙醚,用作食品香料載體。
按醛和酮測定法(OT-7)中方法一(羥胺法)測定。所取試樣量為500mg。計算中的當量因子(e)取21.52,宜按GT-10-4中用非極性柱測定。
用途:
用於配製奶油香精,是生產吡嗪類香料的主要原料;GB 2760一96規定為暫時允許使用的食用香料。主要用於配製奶油、乾酪發酵風味和咖啡等型香精。
是奶油、人造奶油、干酷和糖果的增香劑;也用作明膠硬化劑、照相粘結劑。
主要是用於配製食品用香精,是奶油香精的主要香料,也可用於牛奶、乳酪及其他一些香味中。如在漿果、焦糖、巧克力、咖啡、櫻桃、香莢蘭豆、蜂蜜、可可、果香、酒香、煙香、朗姆、堅果、杏仁、生薑等等。還可微量用於化妝用鮮果香或新型香精中。用作溶劑、有機合成中間體。
E. 謝菲爾德級驅逐艦的研製背景
英國海軍提出研製42型驅逐艦的要求開始於1966年。為什麼在這個時候提出研製42型,其背景如下:
英國原定建造CVA-01和CVA-02兩艘新的航母替換50年代建造的航母,1966年英國取消了建造這2艘新航母的計劃。隨後,為這兩艘新航母護航的82型大型導彈驅逐艦的建造計劃由4艘減為1艘。因此,如不研製新型驅逐艦,進入20世紀70年代後期以後,除了1艘82型以外,英國海軍中將沒有一級性能先進的導彈驅逐艦。
8艘60年代建成的「郡」(County)級輕巡洋艦(以後改稱為導彈驅逐艦)進入80年代以後需要有新一級的驅逐艦來替換。
60年代至70年代初由原航母改裝的兩棲攻擊指揮艦需要由新一代的驅逐艦護航。
新航母雖然停建,但是英海軍決定新建的2艘「無敵」(Invincible)級輕型航母也需要新一代的驅逐艦提供防空和反潛護衛力量。
1966年英國海軍參謀部正式了設計新一代驅逐艦的要求,主要用於特混編隊的區域防空,同時要求有反潛和對海作戰能力,既可作為海軍特混編隊的成員,又可獨立作戰。
42型首艦「謝菲爾德」號的研製進度如下:
英國海軍正式提出新驅逐艦要求1966年
英國海軍批准42型驅逐艦的設計1968年
首艦訂購1968年11月
首艦開工1970年5月
首艦下水1972年6月
首艦服役1975年2月 42型的建造計劃分三批進行。
第一批艦共6艘,有「謝菲爾德」(Sheffield)、「考文垂」(Coventry)、「伯明翰」(Birm-ingham)、「紐卡斯爾」(Newcastle)、「格拉斯哥」(Glasglow)、「加的夫」(Cardiff)號。其中「謝菲爾德」號和「考文垂」號於1982年的馬島海戰中沉沒,「謝菲爾德」號被「飛魚」空對艦導彈擊中引起火災,在拖航中沉沒,「考文垂」號被炸彈命中而沉沒。這一批艦除首艦以外,於1971~1973年訂購,1976~1979年服役。
第二批艦為「埃克斯特」(Exeter)、「南安普敦」(Southampton)、「諾丁漢」(Nottinghan)和「利物浦」(Liverpool)號共4艘,1976~1977年訂購,1980~1983年服役。
第三批艦為「曼徹斯特」(Mancherster)、「格洛斯特」(Gloucester)、「愛丁堡」(Edingburgh)和「約克」(York)號共4艘,1978~1979年訂購,1982~1985年服役。
三批艦由坎默,萊爾德(Cammellaird)公司、沃斯珀?桑尼克羅夫特(VosperThonycroft)公司、「維克斯」(Vickers)公司和「斯旺?亨特」(SwanHunter)公司四家船廠建造。
此外,42型出口阿根廷2艘,1艘在英國建造,1艘在阿根廷建造。
據1990年美國防務市場報道,42型每艘艦的造價在8000萬至1億英鎊。
⒊42型的使命任務
42型驅逐艦的使命是用於航母編隊或其他作戰編隊的護航,它是一級以防空為主的多用途導彈驅逐艦。
該級艦的具體任務如下:
①擔負航母編隊的防空和反潛護衛任務;
②擔負其他作戰編隊的防空和反潛護衛任務;
③對岸作戰中的艦炮火力支援;
④執行警戒、封鎖、救援等任務。
(二)總體性能與裝備
⒈艦型
42型為高幹舷平甲板型的雙槳雙舵全燃動力裝置驅逐艦。船體線型按在靜水和風浪中具有最佳的巡航速度和最高航速設計的。主船體由主橫隔壁劃分為18個水密艙段,艦內設二層連續甲板,主橫隔壁至2號甲板為水密。
42型上層建築分間斷的前後兩部分。
⒉主尺度與排水量
標准排水量(t)3150(I、Ⅱ批),3500(Ⅲ批)
滿載排水量(t)4150(I、Ⅱ批),4675(Ⅲ批)
總長(m)125.0(I、Ⅱ批),141.1(Ⅲ批)
水線長(m)119.5(I、Ⅱ批),132.3(Ⅲ批)
最大寬度(m)一14.9(Ⅲ批)
水線寬度(m)9.0(1、Ⅱ、Ⅲ批)
吃水(m)4.3(I、Ⅱ批),4.1(Ⅲ批)
⒊航速與續航力
最高航速(kn)29(I、Ⅱ批),30(Ⅲ批)
巡航速度(kn)18(I、Ⅱ、Ⅲ批)
續航力(nmile/kn)4000/18((I、Ⅱ批),4500/18(Ⅲ批)
⒋自持力、適航性
42型的自持力為45晝夜。
42型設2對固定式減搖鰭,在航速20kn時的剩餘橫搖角為3度。
⒌人員編制
42型I、Ⅱ批艦的編制為253名,其中軍官24名,全艦備有鋪位312個。
42型Ⅲ批艦的編制為301名,其中軍官26名。
⒍海上補給
42型艦首部主炮和「海標槍」導彈發射架之間,設一升降式支柱接收裝置,用於接收「海標槍」導彈與一般干貨。
中部1022型雷達支柱圍壁兩側設2個液貨補給站。前段上層建築的後端兩側轉角處設2個補給站,既可補給干貨,又可補給液貨。
⒎船體結構與強度
42型主船體與上層建築採用鋼質結構,船體採用縱骨架式結構,甲板間高為2.44m。重要部位選用A級高強度鋼,屈服點為313.6MPa,其他部位選用B級鋼,其屈服點為251MPa。
船體總縱強度的設計彎矩的選取是這樣考慮的:42型艦在北大西洋25年的壽命服役期中,只有1%的概率會超過此設計彎矩。
⒏武備
①1座雙聯裝GWS30「海標槍」艦對空導彈發射裝置,布置於前甲板,備導彈X枚。
②1座MK8型單管114mm艦炮,布置於前甲板。
③2或4座「厄利孔」GAM-B0120mm艦炮和2座「厄利孔」MK7A20mm艦炮,分別布置於首部上層建築02甲板的兩舷和尾部上層建築01甲板左右舷。
④2座MK15型六管20mm小口徑炮「密集陣」近程武器系統,配置於中部煙囪兩側的01甲板左右舷。
⑤1架「山貓」反潛直升機,可帶MK46或「鋪魚」輕型魚雷,設固定機庫。
⑥2座STWSMK2型三聯裝反潛魚雷發射管,布置在煙囪後01甲板的兩舷,可發射MK46或「鋪魚」反潛魚雷。Ⅲ批艦裝的是STWSMK3型魚雷發射管。
⑦4座六管「海蚊」(Seagnat)干擾火箭。I、Ⅱ批艦2座裝於艦橋後02甲板的左右舷,2座配置於尾部上層建築的前端左右舷;Ⅲ批艦4座均布置於尾部上層建築前端01甲板的左右舷。
⑧182型或SLQ-25A拖曳魚雷誘餌,裝於尾部。
⒐主要電子設備
⑴雷達
①對空警戒雷達:1部1022型雷達,布置於艦橋後上層建築的頂層的圓柱形平台上。
②海/空警戒及目標指示雷達:1部996型雷達,配置在後桅頂部。
③導航雷達:1部1007型或1008型雷達,用於導航與直升機引導,裝在前桅的頂層的小平台上。
④火控雷達:2部909型火控雷達,用於「海標槍」導彈的跟蹤制導,也可用於艦炮的火控。2部909雷達分別布置在前後段上層建築的頂層,雷達天線均有圓柱形天線罩。
⑵聲吶
①艦殼聲吶:1部2050型或2016型中頻主動搜索與攻擊聲吶。
②識別聲吶:1部162M型聲吶,用於探測和識別水下目標和海底目標。
⑶電子戰設備
①1套UAA-2或UAT-1電子偵察系統。
②1套670型干擾機(I批),Ⅱ、Ⅲ批艦裝1套675⑵型干擾機。
⑷導航系統
42型艦的導航系統由2台MKl9平台羅徑、1套AGI計程儀、1套「奧米加」接收機、1套「台卡」接收機和直升機導航系統等組成。
⑸通信系統
42型艦的通信系統由ICS綜合通信系統組成。第I批艦裝備的是ICS-2A綜合通信系統;第Ⅲ批艦裝備的是ICS-3綜合通信系統;根據ICS-3綜合通信系統開始裝備艦艇的時間判斷,Ⅱ批艦很可能既有裝備ICS-2,又有裝備ICS-3的,即頭2艘裝ICS-2,後2艘裝ICS-3。
42型艦的通信手段有SCOT-IC衛星通信(2套)、中、短波收發信設備、超短波(甚高頻、特高頻)通信設備以及相應的各種終末端設備等。
⑹火控系統
①1套GWS30-2「海標槍」導彈火控系統。
②1套GSAl艦炮火控系統。
③2套Radamec2100系列光電火控系統。
⑺作戰指揮控制系統
I、Ⅱ批艦裝ADAWS-7作戰數據自動化武器系統,並配有SCOT-1C衛星通信、10號、11號和14號數據鏈,將裝16號數據鏈。
Ⅲ批艦裝ADAWS-8作戰數據自動化武器系統,並配有SCOT-iC衛星通信、10號、11號、14號數據鏈、JTIDS聯合戰術信息分配系統、16號數據鏈。
ADAWS-7和ADAWS-8都是作戰指揮與武器控制合一的作戰指揮系統。
⒑作戰能力
⑴對空作戰能力
對空火力由三個層次組成:
「海標槍」導彈用於編隊的區域防空,射程為40km,1022型雷達作用距離為265km,114mm艦炮用於中程防空,對空作戰高度為6km,除GSAl艦炮火控系統外「海標槍」系統909雷達也可兼作火控雷達
近程防空用三種小口徑火炮:
2座MKl5型六管20mm的近程武器系統,有效射程1500m,發射率3000發/min;
GAM-B01型20mm炮,射程2km,發射率1000發/min;MKTA型20mm炮,射程2km,發射率800發/min。
此外,對空防禦中還可使用電子戰及干擾火箭等軟殺傷武器。
⑵反潛作戰能力
反潛火力由二個層次組成:
「山貓」直升機執行遠程反潛,航程約600km,可帶2枚「鋪魚」反潛魚雷或MK11-3型深彈;STWSMK2型三聯魚雷發射管發射
「鋪魚」反潛魚雷用於中近程反潛,「魚雷」45kn時的航程為11km。此外,42型艦遭魚雷攻擊時,可用182拖曳魚雷誘餌進行欺騙。
⑶對海作戰能力
對海遠程作戰能力由「山貓」直升機提供,執行反艦任務時可帶4枚ASl2線導反艦導彈或4枚「海鷗」反艦導彈;「海鷗」射程為15km。「海標槍」導彈具有反艦能力。114mm艦炮對海射程為22km,此外,兩種20mm機關炮可用於對付近距離的小艇。
⒒動力裝置
42型艦採用COGOG交替使用的全燃動力裝置。
I、Ⅱ批艦:2台奧林普斯TM3B燃氣輪機,每台持續功率18.38MW(25000hp);2台太因RMlC巡航燃氣輪機,每台持續功率為3.64MW(4950hp)。
Ⅲ批艦:2台奧林普斯TM3B燃氣輪機,每台持續功率為18.38MW(25000hp);2台太因RM1C巡航燃氣輪機,每台持續功率為3.92MW(5340hp)。
機組均安裝在密封箱裝體內。TM3B主機的箱裝體尺寸為6.8m-2.4m-3.0m,重約
⒛5t。RMlC主機的箱裝體尺寸為4.3m-l.6m-l.7m,重約7.1t。
設前輔機艙、前主機艙、後主機艙和後輔機艙4艙布置。
前主機艙內布置2台TM3B主燃氣輪機及其附屬設備等,TM3B的近旁及兩端配置燃油過濾器、燃油分離器、空氣壓縮機、減搖鰭一對和進排氣道等。
後主機艙內設2台PLMlC巡航燃氣輪機及其附屬設備等。RMlC前端布置2台主減速齒輪箱,兩旁布置空氣壓縮機、滑油供應系統、燃油過濾器、燃油分離器等輔助設備。此外,還設有減搖鰭一對。
前輔機艙布置2台V型16缸RustonPaxmanYJCAZ柴油發電機組,單機容量1000kW,440V,60Hz,轉速1200r/min。還配置有2個空調裝置、1台空氣壓縮機等設備。
後輔機艙布置2台柴油發電機組,型號、性能與前輔機艙的相同。還配置有2個空調裝置,型號與性能與前輔機艙的相同。此外,還有2個輔鍋爐,供生活取暖、做飯和造水用,工作壓力為0.686MPa,蒸發量為2041kg/h;2台蒸餾裝置,每台的造水能力為63t/d。
空調裝置正常情況下,3台工作,1台備用。4台柴油發電機組的總發電量為4000kW,正常情況下,2台工作,1台備用,1台維修。機艙的布置見圖2.5-13。
圖2.5-1342型艦機艙布置
TM3B主機經膜片聯軸節和自動同步變速離合器與主齒輪箱內的一級減速齒輪嚙合;RMIC巡航主機通過一個單獨的減速齒輪箱先行減速,然後再輸入主減速齒輪箱。
螺旋槳為2個SMM公司的5葉變距槳,槳葉材料為超級斯通70合金,這是一種耐腐蝕的高強度銅基合金。槳轂材料為諾伏斯通(Novostone)合金。
4台柴油發電機組,提供450V60Hz交流電源,總發電量為4000kW,全艦設6個配電中心。正常情況下使用兩台機組,一台備用,一台維修。
機艙集控室具有如下功能:燃氣輪機的選擇、啟動和停車;加速機與巡航機間的轉換;正車、倒車和全功率范圍內的調節;機艙輔助設備的啟動、停車和操縱;綜合電子控制、監測和報警;損管和三防的報警與顯示。
(三)技術特點分析及述評
42型驅逐艦的I批和Ⅱ批艦原來反映了英國70年代的驅逐艦水平,經過馬島海戰的慘重教訓,對42型工、Ⅱ批艦對空作戰能力和防火能力等不足進行了深刻的反思,為此,對I、Ⅱ批艦進行了現代化改裝。Ⅲ批艦完全消除了I、Ⅱ批艦的缺點,加長了16.1m,放大了排水量,裝備了現代化的設備,使42型總體上達到了80年代末的技術水平,它仍然是世界上具有代表性的一型中型導彈驅逐艦,具有如下特點:
⒈設計緊湊、效費比好的中型導彈驅逐艦
42型艦是一級以編隊區域防空為主的多用途導彈驅逐艦,兼有區域反潛能力,對海作戰能力不足,沒有裝備專門的反艦導彈。即使如此,就42型的大小而言,這是一級設計緊湊、效費比很好的典型中型導彈驅逐艦。
⒉COGOG全燃交替動力的代表
42型艦是西方國家海軍中型水面艦艇中採用COGOG方式全燃交替動力的代表艦,使用專門的巡航燃氣輪機,提高了巡航時的效率和經濟性,這種動力裝置在世界上有很大的影響。I、Ⅱ批艦原來的巡航燃氣輪機是太因RMlA,在以後的現代化改裝中換為RMlC,經濟性更為提高。動力裝置具有極好的機動性,該級艦從主機啟動到全工況只需約30秒。
⒊吸取了馬島海戰的慘重教訓加以改進
吸取馬島海戰教訓改進了艦的防空、防火和作戰指揮能力。對空作戰能力的改進體現在:自馬島海戰以後,I、Ⅱ批艦上的965R遠程對空警戒雷達由新的1022型雷達替代,性能得到很大的提高,除了動目標顯示以外,增加了頻率捷變和脈沖壓縮技術;1986年後992Q中程海空警戒目標指示雷達由一部996型中程輕型多功能三坐標雷達替換,996型雷達設計靈活、適應性強,採用了大功率發射、寬波段頻率捷變、脈沖壓縮、先進的信號處理和模塊化結構等技術;加裝了2-4座奧利肯20mm機關炮和2座美國的MKl5型六管20mm「密集陣」近程武器系統;改進電子戰系數,採用UUA-2(或UAT-1)電子偵察系統、670型或675⑵型干擾機和「海蚊」干擾火箭組成了綜合的快速反應的電子戰系統。防火能力的改進體現在:改進損管系統;使用阻燃和無毒的電纜。作戰指揮能力的改進體現在1996年在Ⅲ批艦「愛丁堡」號裝備了JTIDS聯合戰術信息分配系統,1998年開始裝備其他的Ⅲ批艦和Ⅱ批艦。
⒋總體布置緊湊、頗具特色
42型的總體布置比較緊湊,駕駛室較寬敞,且視線好,2號甲板的左右舷設有直通的內部通道,有利於艦的使用和重要艙室的生命力。
⒌採用了指揮和火控合一的作戰指揮系統
作戰指揮和火控合一的ADAWS-7和ADAWS-8系統的優點是,作戰指揮能力好,反應時間快,缺點是生命力相對就差一些。
42型艦的不足之處是,與同類國外艦相比,艦員的住艙和工作艙室不夠寬敞,Ⅲ批艦加長放寬後得到了改善。
F. 工業生產,需要減壓蒸餾DMF,請問用什麼真空泵比較好
工業生產減壓蒸餾復DMF,選擇真空泵需制要考量以下幾點:
1、真空度是否穩定——穩定的真空度有助於提高產品品質;
2、真空度是否夠高——較高的真空度有助於降低蒸餾溫度,提高蒸餾效率;
3、真空泵類型是否適合——真空泵類型較多,應多方咨詢,再做選擇。
原來有用水泵來做的,由於DMF可以溶於水,用水泵需要應加裝緩沖或防倒吸措施,要不影響產品質量。水泵真空度相對來說低一些,效果不如真空度高的真空泵。
水環羅茨機組真空度也不是很高,DMF的沸點比較高,如果真空度不高效果也不會很好。羅茨機組受前級機械泵的限制,只能在前級泵基礎上提高一個數量級。
DMF很多情況下,應用於食品行業,對污染比較敏感。如果真空泵有油或有水對產品品質有極大影響。最好選擇乾式泵,進口乾泵比較貴。如果想選品質好的國產干泵,你可以問問我們家,我們是航天部下屬的曌越真空事業部,可以給你們做真空系統方案。
我們生產的曌越乾式真空泵,不但真空度又高又穩,而且可以100%高純度二次回收。
G. 42型驅逐艦的性能參數
1.艦型
42型為高幹舷平甲板型的雙槳雙舵全燃動力裝置驅逐艦。船體線型按在靜水和風浪中具有最佳的巡航速度和最高航速設計的。主船體由主橫隔壁劃分為18個水密艙段,艦內設二層連續甲板,主橫隔壁至2號甲板為水密。42型上層建築分間斷的前後兩部分。
2.主尺度與排水量
標准排水量(t)3150(I、Ⅱ批),3500(Ⅲ批)
滿載排水量(t)4150(I、Ⅱ批),4675(Ⅲ批)
總長(m)125.0(I、Ⅱ批),141.1(Ⅲ批)
水線長(m)119.5(I、Ⅱ批),132.3(Ⅲ批)
最大寬度(m)一14.9(Ⅲ批)
水線寬度(m)9.0(1、Ⅱ、Ⅲ批)
吃水(m)4.3(I、Ⅱ批),4.1(Ⅲ批)
3.航速與續航力
最高航速(kn)29(I、Ⅱ批),30(Ⅲ批)
巡航速度(kn)18(I、Ⅱ、Ⅲ批)
續航力(nmile/kn)4000/18((I、Ⅱ批),4500/18(Ⅲ批)
4.自持力、適航性
42型的自持力為45晝夜。
42型設2對固定式減搖鰭,在航速20kn時的剩餘橫搖角為3度。
5.人員編制
42型I、Ⅱ批艦的編制為253名,其中軍官24名,全艦備有鋪位312個。
42型Ⅲ批艦的編制為301名,其中軍官26名。
6.海上補給
42型艦首部主炮和「海標槍」導彈發射架之間,設一升降式支柱接收裝置,用於接收「海標槍」導彈與一般干貨。中部1022型雷達支柱圍壁兩側設2個液貨補給站。前段上層建築的後端兩側轉角處設2個補給站,既可補給干貨,又可補給液貨。
7.船體結構與強度
42型主船體與上層建築採用鋼質結構,船體採用縱骨架式結構,甲板間高為2.44m。重要部位選用A級高強度鋼,屈服點為313.6MPa,其他部位選用B級鋼,其屈服點為251MPa。船體總縱強度的設計彎矩的選取是這樣考慮的:42型艦在北大西洋25年的壽命服役期中,只有1%的概率會超過此設計彎矩。
8.武備
①1座雙聯裝GWS30「海標槍」艦對空導彈發射裝置,布置於前甲板,備導彈X24枚。
②1座MK8型單管114mm艦炮,布置於前甲板。③2或4座「奧利肯」GAM-B0120mm艦炮和2座「奧利肯」MK7A20mm艦炮,分別布置於首部上層建築02甲板的兩舷和尾部上層建築01甲板左右舷。
④2座MKl5型六管20mm小口徑炮「密集陣」近程武器系統,配置於中部煙囪兩側的01甲板左右舷。
⑤1架「山貓」反潛直升機,可帶MK46或「鋪魚」輕型魚雷,設固定機庫。
⑥2座STWSMK2型三聯裝反潛魚雷發射管,布置在煙囪後01甲板的兩舷,可發射MK46或「鋪魚」反潛魚雷。Ⅲ批艦裝的是STWSMK3型魚雷發射管。
⑦4座六管「海蚊」(Seagnat)干擾火箭。I、Ⅱ批艦2座裝於艦橋後02甲板的左右舷,2座配置於尾部上層建築的前端左右舷;Ⅲ批艦4座均布置於尾部上層建築前端01甲板的左右舷。
⑧182型或SLQ-25A拖曳魚雷誘餌,裝於尾部。
9.主要電子設備
(1)雷達
①對空警戒雷達:1部1022型雷達,布置於艦橋後上層建築的頂層的圓柱形平台上。
②海/空警戒及目標指示雷達:1部996型雷達,配置在後桅頂部。
③導航雷達:1部1007型或1008型雷達,用於導航與直升機引導,裝在前桅的頂層的小平台上。
④火控雷達:2部909型火控雷達,用於「海標槍」導彈的跟蹤制導,也可用於艦炮的火控。2部909雷達分別布置在前後段上層建築的頂層,雷達天線均有圓柱形天線罩。
(2)聲吶
①艦殼聲吶:1部2050型或2016型中頻主動搜索與攻擊聲吶。
②識別聲吶:1部162M型聲吶,用於探測和識別水下目標和海底目標。
(3)電子戰設備
①1套UAA-2或UAT-1電子偵察系統。
②1套670型干擾機(I批),II、Ⅲ批艦裝1套675(2)型干擾機。
(4)導航系統
42型艦的導航系統由2台MKl9平台羅徑、1套AGI計程儀、1套「奧米加」接收機、1套「台卡」接收機和直升機導航系統等組成。
(5)通信系統
42型艦的通信系統由ICS綜合通信系統組成。第I批艦裝備的是ICS-2A綜合通信系統;第Ⅲ批艦裝備的是ICS-3綜合通信系統;根據ICS-3綜合通信系統開始裝備艦艇的時間判斷,Ⅱ批艦很可能既有裝備ICS-2,又有裝備ICS-3的,即頭2艘裝ICS-2,後2艘裝ICS-3。
42型艦的通信手段有SCOT-IC衛星通信(2套)、中、短波收發信設備、超短波(甚高頻、特高頻)通信設備以及相應的各種終末端設備等。
(6)火控系統
①1套GWS30-2「海標槍」導彈火控系統。
②1套GSAl艦炮火控系統。
③2套Radamec2100系列光電火控系統。
(7)作戰指揮控制系統
Ⅰ、Ⅱ批艦裝ADAWS-7作戰數據自動化武器系統,並配有SCOT-1C衛星通信、10號、11號和14號數據鏈,將裝16號數據鏈。
Ⅲ批艦裝ADAWS-8作戰數據自動化武器系統,並配有SCOT-iC衛星通信、10號、11號、14號數據鏈、JTIDS聯合戰術信息分配系統、16號數據鏈。
ADAWS-7和ADAWS-8都是作戰指揮與武器控制合一的作戰指揮系統。
10.作戰能力
(1)對空作戰能力
對空火力由三個層次組成:「海標槍」導彈用於編隊的區域防空,其射程為40km,1022型雷達的作用距離為265km,114mm艦炮用於中程防空,對空作戰高度為6km,除GSAl艦炮火控系統外,「海標槍」系統的909雷達也可兼作火控雷達,近程防空用三種小口徑火炮:2座MKl5型六管20mm近程武器系統,有效射程1500m,發射率3000發/min;GAM-B01型20mm炮,射程2km,發射率1000發/min;MKTA型20mm炮,射程2km,發射率800發/min。此外,對空防禦中還可使用電子戰及干擾火箭等軟殺傷武器。
(2)反潛作戰能力
反潛火力由二個層次組成:「山貓」直升機執行遠程反潛,其航程約600km,可帶2枚「鋪魚」反潛魚雷或MK11-3型深彈;STWSMK2型三聯魚雷發射管發射「鋪魚」反潛魚雷,用於中近程反潛,該「魚雷」45kn時的航程為11km。此外,42型艦遭魚雷攻擊時,可用182拖曳魚雷誘餌進行欺騙。
(3)對海作戰能力
對海遠程作戰能力由「山貓」直升機提供,該機執行反艦任務時可帶4枚ASl2線導反艦導彈或4枚「海鷗」反艦導彈,「海鷗」的射程為15km。「海標」導彈具有一定的反艦能力。114mm艦炮的對海射程為22km,此外,兩種20mm的機關炮可用於對付近距離的小艇。
11.動力裝置
42型艦採用COGOG交替使用的全燃動力裝置。
Ⅰ、Ⅱ批艦:2台奧林普斯TM3B燃氣輪機,每台持續功率18.38MW(25000hp);2台太因RMlC巡航燃氣輪機,每台持續功率為3.64MW(4950hp)。
Ⅲ批艦:2台奧林普斯TM3B燃氣輪機,每台持續功率為18.38MW(25000hp);2台太因RM1C巡航燃氣輪機,每台持續功率為3.92MW(5340hp)。
機組均安裝在密封箱裝體內。重約20.5t。RMlC主機的箱裝體尺寸為4.3m-l.6m-l.7m,重約7.1t。
設前輔機艙、前主機艙、後主機艙和後輔機艙4艙布置。
前主機艙內布置2台TM3B主燃氣輪機及其附屬設備等,TM3B的近旁及兩端配置燃油過濾器、燃油分離器、空氣壓縮機、減搖鰭一對和進排氣道等。
後主機艙內設2台PLMlC巡航燃氣輪機及其附屬設備等。RMlC前端布置2台主減速齒輪箱,兩旁布置空氣壓縮機、滑油供應系統、燃油過濾器、燃油分離器等輔助設備。此外,還設有減搖鰭一對。
前輔機艙布置2台V型16缸RustonPaxmanYJCAZ柴油發電機組,單機容量1000kW,440V,60Hz,轉速1200r/min。還配置有2個空調裝置、1台空氣壓縮機等設備。
後輔機艙布置2台柴油發電機組,型號、性能與前輔機艙的相同。還配置有2個空調裝置,型號與性能與前輔機艙的相同。此外,還有2個輔鍋爐,供生活取暖、做飯和造水用,工作壓力為0.686MPa,蒸發量為2041kg/h;2台蒸餾裝置,每台的造水能力為63t/d。
空調裝置正常情況下,3台工作,1台備用。4台柴油發電機組的總發電量為4000kW,正常情況下,2台工作,1台備用,1台維修。機艙的布置見圖2.5-13。
TM3B主機經膜片聯軸節和自動同步變速離合器與主齒輪箱內的一級減速齒輪嚙合;RMIC巡航主機通過一個單獨的減速齒輪箱先行減速,然後再輸入主減速齒輪箱。
螺旋槳為2個SMM公司的5葉變距槳,槳葉材料為超級斯通70合金,這是一種耐腐蝕的高強度銅基合金。槳轂材料為諾伏斯通(Novostone)合金。
4台柴油發電機組,提供450V60Hz交流電源,總發電量為4000kW,全艦設6個配電中心。正常情況下使用兩台機組,一台備用,一台維修。
機艙集控室具有如下功能:燃氣輪機的選擇、啟動和停車;加速機與巡航機間的轉換;正車、倒車和全功率范圍內的調節;機艙輔助設備的啟動、停車和操縱;綜合電子控制、監測和報警;損管和三防的報警與顯示。
H. 蒸餾時加熱的快慢,對實驗結果有何影響
加熱過快首先可能引起暴沸,另外由於待加熱試劑中會有的一些雜質沸點不均,加熱過快會使得蒸餾更易代入未分離的雜質,影響純度
I. 雙乙醯蒸餾裝置水怎麼排出來
雙乙醯學名是2,3丁二酮,是啤酒發酵過程中酵母自身代謝產生的一種副產物,當雙乙醯的含量在淺色啤酒中超過0.15mg/L時,就會使啤酒產生一種令人不愉快的餿飯味,嚴重影響啤酒的質量和口感,在啤酒中雙乙醯,對啤酒的成熟非常重要,被認為是衡量啤酒成熟與否的關鍵性指標。
式中: X —— 試樣中雙乙醯的含量,mg/L ;
A335—— 試樣在335nm波長下,用20mm比色皿測得的吸光度;
1.2——吸光度與雙乙醯含量的換算系數。
所得結果表示至兩位小數
J. 啤酒發酵技術的異常處理
1.發酵液翻騰現象(造成酒液澄清慢,過濾困難,質量較差)
產生的原因:主要是由於冷卻夾套開啟不當,造成上部溫度與工藝曲線偏差1.5~4℃,罐中部溫度更高,引起發酵液強烈對流。另外,壓力不穩,急劇升降也會造成翻騰。
解決辦法:檢查儀表是否正常;嚴格控製冷卻溫度,避免上部酒液溫度過高;保持罐內壓力穩定。
2.發酵罐結冰
當罐的下部溫度與工藝曲線偏差2℃左右,會使貯酒期罐內溫度達到啤酒的冰點(-1.8~2.3℃),可能導致冷卻帶附近結冰。
啤酒冰點溫度的經驗計算公式為:
G =-A×0.42+P×0.04+0.02
式中 A-啤酒中酒精含量m/m%
P-原麥汁濃度m/m%
G-冰點℃
結冰的原因:儀表失靈、溫度參數選擇不當、熱電阻安裝位置深度不合適、儀表精度差、操作不當等。
解決的辦法:檢查測溫元件及儀表誤差,特別要檢查鉑電阻是否泄漏,若泄漏應烘烤後石蠟密封或更換;選擇恰當的測溫點位置和熱電阻插入深度;加強工藝管理、及時排放酵母;冷媒液溫度應控制在-2.5~-4℃,不能採用-8℃的冷媒液。
3.酵母自溶
原因:當罐下部溫度與中、下部溫度差1.5~5℃以上時,會造成酵母沉降困難和酵母自溶現象。罐底酵母泥溫度過高(16~18℃)、維持時間過長,也會造成酵母自溶,產生酵母味,有時會出現啤酒殺菌後混濁。
解決的辦法:檢查儀表是否正常;及時排放酵母泥;冷媒溫度保持-4℃,貯酒期上、中、下溫度保持在-1~1℃之間。
4.飲用啤酒後上頭現象
原因:一般啤酒中高級醇含量超過120mg/L,異丁醇超過10mg/L,異戊醇含量超過50mg/L時,就會造成飲用啤酒後的上頭現象。
解決辦法:選用高級醇產生量低的酵母菌種;適當提高酵母添加量,減少酵母的增殖量,酵母細胞數以15×10個/ml為宜;控制12°P麥汁α-氨基氮含量在180±200mg/L左右;控制麥汁中溶解氧含量在8~10mg/L;控制好發酵溫度和罐壓。
5.雙乙醯還原困難
發酵結束後雙乙醯含量一直偏高達不到要求。
造成這種現象的原因有:麥汁中α-氨基氮含量偏低,代謝產生的α-乙醯乳酸多,造成雙乙醯峰值高,遲遲降不下來;採取高溫快速發酵,麥汁中可發酵性糖含量高,酵母增殖量大,利於雙乙醯的形成;主發酵後期酵母過早沉降,發酵液中懸浮的酵母數過少,雙乙醯還原能力差;使用的酵母衰老或酵母還原雙乙醯的能力差等。
解決辦法:控制麥汁中α-氨基氮含量(160~200mg/L),避免過高或過低;適當提高酵母接種量和滿罐溫度,雙乙醯還原溫度適當提高;發酵溫度不宜過高,升溫後採用加壓發酵抑制酵母的增殖;主發酵結束後,降溫幅度不宜太快;採用雙乙醯還原能力強的菌種;添加高泡酒,加快雙乙醯的還原;用CO2洗滌排除雙乙醯;降溫後與其他罐的酒合濾。
6.雙乙醯回升
發酵結束後雙乙醯合格,經過低溫貯酒或過濾以後,或經過殺菌雙乙醯的含量增加的現象稱為雙乙醯回升。
雙乙醯回升的主要原因有:啤酒中雙乙醯前驅物質殘留量高,濾酒後吸氧造成殺菌後雙乙醯超標的回升現象;發酵後期染菌造成雙乙醯回升;過濾後吸氧使酵母再繁殖產生α-乙醯乳酸,經氧化後使雙乙醯含量增加。
解決辦法:過濾時盡可能減少氧的吸入;過濾後清酒不宜長時間存放,更不能再不滿罐的情況下放置過夜;清酒中添加抗氧化劑如抗壞血酸等或添加葡萄糖氧化酶消除酒中的溶解氧;灌裝機要用二氧化碳背壓;灌酒時用清酒或脫氧水引沫,以保證完全排除瓶頸空氣,避免啤酒吸氧。
7.發酵中止現象
發酵液發酵中止即所謂的不降糖。
造成這種現象的原因有:麥芽汁營養不夠,低聚糖含量過高,α-氨基氮不足,酸度過高或過低;酵母凝聚性強,造成早期絮凝沉澱;酵母退化,發生突變導致不降糖;酵母自發突變,產生呼吸缺陷型酵母所致。
解決辦法:如果是由酵母凝聚性強,造成早期絮凝沉澱所致。可以通過增加麥汁通風量,調整發酵溫度,待糖度降到接近最終發酵度時再降溫以延長高溫期。但會改進酵母的凝聚性能,最好採用分離凝聚性較弱的酵母菌株解決這一現象。如果是因酵母退化,發生突變導致不降糖所致。可以採用更換新的酵母菌種來解決。如果是由酵母自發突變,產生呼吸缺陷型酵母所致。可以從原菌種重新擴培或更換菌種。此外,在麥芽汁制備過程中,要加強蛋白質的水解,適當降低蛋白質分解溫度,並延長蛋白質分解時間;糖化時要適當調整糖化溫度,加強低溫段的水解,保證足夠的糖化時間,並調整好醪液的PH值。
四、其它啤酒發酵技術
(一)純生啤酒釀造技術
純生啤酒是經過嚴格無菌處理(非熱殺菌),確保酒液內沒有任何活體酵母或其他微生物,保質期達六個月到一年,又稱為冷殺菌啤酒。純生啤酒是近幾十年逐步發展起來的一種啤酒新產品,其追求的目標是啤酒口感的新鮮、純正和爽口。由於冷殺菌技術的不斷完善,使純生啤酒的產量日益增加,成為啤酒行業市場競爭的一個熱點之一。可以預計我國今後幾年內純生啤酒將會在啤酒銷售市場占據重要地位。
純生啤酒的質量要求:具有熟啤酒相同的生物穩定性和非生物穩定性;較長時間內保持啤酒的新鮮程度(風味穩定性);具有較好的香味和口味、以及良好的酒體外觀和泡沫性能;符合規定的理化指標要求。即純生啤酒除了不採用熱殺菌外,其他質量要求與熟啤酒相同。
純生啤酒生產中存在的主要問題:由於未經熱殺菌,啤酒中蛋白酶A的活性仍然存在,對啤酒的泡沫影響較大,造成啤酒泡沫的泡持性較差。
純生啤酒的衡量標准:測定啤酒中蔗糖轉化酶的活性。一般經過巴氏殺菌或瞬間殺菌的啤酒蔗糖轉化酶的活性被破壞,測定有無蔗糖轉化酶活性可以判斷是否為純生啤酒。
1.純生啤酒生產方式:
純生啤酒生產必須做到整個生產過程無菌或得到控制,最後進入到無菌過濾組合系統進行無菌過濾。包括復式深層無菌過濾系統和膜式無菌過濾系統。經過無菌過濾後,要求能基本除去酵母及其它所有微生物營養細胞(無菌過濾LRV≥7),確保純生啤酒的生物穩定性。
(1)微生物抑製法 向酒液中添加無機抑制劑或有機抑制劑(防腐劑),通過抑制微生物繁殖與代謝避免啤酒變質。常用消毒劑有苯甲酸那、山梨酸、曲酸、霉克、乳酸鏈菌肽等。
(2)紫外殺菌法 以紫外線殺滅微生物控制啤酒中少量的微生物。由於紫外線殺菌效果不太理想,且可能對啤酒口味有影響,目前未被採用。
(3)無菌過濾法 這種方法是目前常用的冷殺菌法,經硅藻土過濾機和精濾機過濾後的啤酒,進入無菌過濾組合系統進行無菌過濾。包括復式深層無菌過濾系統和膜式無菌過濾系統。經過無菌過濾後,要求能基本除去酵母及其它所有微生物營養細胞(無菌過濾LRV≥7),才能確保純生啤酒的生物穩定性。
2.純生啤酒生產基本要求:
(1)純種釀造的關鍵-啤酒酵母 純生啤酒的生產是純種釀造和有效控制後期污染的有機地結合。任何雜菌的存在都會影響啤酒的質量。
(2)選擇良好的酒基 經過發酵、後熟的啤酒,應具有良好的質量(包括風味、泡沫、非生物穩定性和滿足理化指標要求)。生產中應認真做到:把好原料關、選好菌種、嚴格生產工藝與操作。
(3)保證有可靠的無菌生產條件 純生啤酒生產就是在生產過程中有效控制雜菌的結果,而不是通過各種手段處理的結果。生產過程中嚴格控制雜菌是純生啤酒生產的關鍵,無菌過濾和無菌灌裝則是生產的輔助手段。因此,啤酒整個生產全過程要盡量做到沒有或基本沒有雜菌污染,才能保證純生啤酒的質量和減少後期處理的工作負荷量。
(4)在前道工序嚴格控制微生物污染的基礎上,生產純生啤酒進行的無菌過濾要滿足以下要求:無菌過濾的有效性,對任何微生物除去率要達到要求,並且不會影響啤酒的口味、泡沫等質量要求;選用合理的無菌過濾組合,一般要求應按深層過濾-表面過濾-膜過濾的順序進行組合,其孔徑選擇為:深層過濾1~3微米、表面過濾0.8~1微米、膜過濾0.45~0.65微米。應配置兩組過濾組合,以保證正常生產;具有獨立的CIP和膜再生系統;
(5)純生啤酒包裝時,要有以下基本要求:包裝容器清洗系統(含瓶、易拉罐、生啤酒桶)應保證清潔、無菌;對灌裝車間,灌裝機可以放在一個密閉的無菌房間內,室內空氣要進行有效的過濾,室內對室外保持正壓,約0.03~0.05kPa;對輸送啤酒瓶的輸送鏈,在未灌裝啤酒、密封以前的部分應使用帶有消毒作用的鏈潤滑劑,同時在灌裝機前的部分輸送鏈應有不斷清洗裝置,確保整個輸送鏈的衛生;生啤酒灌裝線的洗瓶機,應採用單端進出,防止進瓶端的污瓶污染出瓶端的潔凈瓶;洗凈的啤酒瓶在輸送到灌裝機的過程中,要有密閉的防護罩,避免灰塵、飛蟲等的污染。
3.純生啤酒生產過程中的微生物管理
(1)釀造無菌水的制備
處理過程:
深井水→軟化處理→砂濾器→活性碳過濾器→顆粒捕集過濾器→預過濾器→除菌過濾器
對於硬度大的水應先進行軟化處理,並去除大顆粒雜質後再進行膜過濾處理。水除菌過濾器使用前要用蒸汽進行殺菌,生產用水的水網應定期進行清洗和消毒。無菌水微生物控制指標:細菌總數≤10個/100ml,酵母菌0個/100ml,厭氧菌0個/100ml。
(2)無菌空氣的制備
無菌空氣用於冷麥汁充氧和酵母擴培,無菌空氣過濾處理不當,會對純生啤酒生產中的微生物控制帶來影響,必須加強無菌空氣過濾系統的管理。無菌空氣的制備流程如下:
壓縮空氣→除油、水和雜粒→預過濾器→除菌過濾器→重點工位除菌分過濾器→無菌空氣
無菌空氣微生物控制指標:細菌總數≤3個/10分鍾,酵母菌0個/10分鍾,厭氧菌0個/10分鍾。
(3)無菌CO2的制備
啤酒釀造過程中清酒CO2的添加、脫氧水的制備、清酒罐背壓等階段均需使用CO2。在純生啤酒生產中也要對CO2進行無菌處理,CO2的回收管路也要定期進行CIP清洗,氣體除菌過濾器每次使用前要進行蒸汽消毒處理。無菌CO2的制備流程如下:
CO2液化貯罐→加熱氣化→預過濾器→除菌過濾器→分氣點除菌過濾器→無菌CO2 無菌CO2微生物控制指標:細菌總數≤3個/10分鍾,酵母菌0個/10分鍾,厭氧菌0個/10分鍾。
(4)消毒用蒸汽的處理
處理的目的是為了除去蒸汽帶入的顆粒,防止除菌濾芯的破壞或堵塞,延長濾芯的使用壽命。蒸汽過濾一般採用不銹鋼材質、過濾精度在1.0μm的微孔過濾芯。
(5)過濾操作中的微生物控制
①避免發酵液污染雜菌是純生啤酒生產的基礎。
②過濾前對酒輸送管路、緩沖罐、過濾機、硅藻土(或珍珠岩)添加罐、清酒罐進行CIP清洗。
③過濾系統及清酒罐的取樣閥要定期拆洗,每次操作前進行嚴格清洗。
④活動彎頭、管連接、軟管、取樣閥、工具等不使用時要浸泡在消毒液中。
⑤硅藻土添加間要獨立分隔,並安裝紫外燈定期殺菌。
⑥每次操作後要用0.1%的熱酸清洗,每周對過濾系統用2.0%的熱鹼進行清洗。
⑦清酒要求:
濁度<0.5EBC單位;β-葡聚糖<150mg/L;碘還原反應<0.5。細菌總數≤50個/100ml,酵母菌0個/100ml,厭氧菌0個/100ml。
(6)清酒的無菌過濾
由安裝在灌裝壓蓋機前的0.45μm的膜過濾機進行無菌過濾,膜過濾機要有高靈敏度的膜完整性檢測系統。膜過濾機用的冷、熱水,要經過20μm預過濾處理大顆粒後,再供膜過濾機使用。
(7)無菌灌裝
①灌裝間應達到30萬級的潔凈要求,潔凈室的設計、建造以及衛生消毒可以參考醫葯行業的GMP標准。
②潔凈室工作人員要穿潔凈服,人數在4人以內。避免人員頻繁進出,人員進出時要進行嚴格消毒。
③純生啤酒用啤酒瓶應採用衛生條件好的新瓶(如薄膜包裝的托板瓶);採用適合純生啤酒使用的無菌瓶蓋,瓶蓋貯藏斗應安裝紫外燈消毒。
④洗瓶機的末道洗水改用熱水對瓶子進行沖洗,洗瓶機出口端至潔凈室入口的輸瓶系統要安裝隔離罩和紫外燈,並且要對出口端熱消毒1個小時;要使用含有抑菌成分的鏈條潤滑劑和具有抗水、耐酸鹼的軟化劑,對輸送鏈板、接水板、護瓶欄、玻璃罩、鏈條底架部位等要進行消毒。
⑤灌裝壓蓋機使用前要對設備表面,入瓶、出瓶處進行清潔,提前打開紫外燈進行空氣消毒。每月定期對灌裝壓蓋機進行酸洗,預防機內結垢。
4.純生啤酒的生產過程要確保可靠的無菌條件
嚴格來說,純生啤酒的生產是在生產過程中有效控制雜菌污染的結果,而不是通過各種手段處理的結果,因而不能單純依靠終端的過濾和相應的其他處理。也就是說,在純生啤酒的生產過程中,最為重要的是必須嚴格控制生產過程的雜菌污染,最後的無菌過濾和無菌灌裝只是輔助手段,依此來保證並提高純生啤酒的質量。為此,要求在啤酒生產的全過程盡量做到沒有或基本沒有雜菌污染。用四平金士百啤酒集團的一句話說,生產純生啤酒,關鍵是打造一個純生環境。為了確保純生啤酒質量和降低後期無菌過濾、無菌包裝的工作負荷,要求雜菌應小於10個/ml。
(1)啤酒生產過程中雜菌污染的類型:
①一次污染和二次污染:
一次污染是指啤酒生產過程中,從可以被污染的時候開始發生的微生物接觸污染,這種污染危害較大。二次污染是指啤酒經過無菌處理後再次發生的接觸污染,主要發生在清酒和包裝過程。二次污染是生產純生啤酒必須嚴格控制的內容。
②交叉污染和累積污染:
交叉污染是指由於生產設備、生產工具、添加酵母以及其他共用的設施被雜菌污染,消毒滅菌不夠所引發的相互污染。其中,以酵母的污染危害較大。
累積污染是指在啤酒生產過程中,各個工序不斷發生污染,造成污染程度的累加。這種污染的情況量為嚴重,對啤酒質量的危害性最大。
③直接污染和間接污染:
直接污染是指與產品直接接觸的原輔材料、添加劑、設備、管道和氣源、水源等含有雜菌對產品發生的污染;間接污染是指污染了與產品直接接觸的物品而受到的污染,如人體、環境等。
(2)生產純生啤酒,還應做好以下幾方面的工作:
①首先要做好與產品直接接觸的氣源、水源和其他物料的無菌過濾和消毒滅菌工作,防止產品的直接污染和一次污染。
②其次對麥芽汁制備、啤酒發酵、無菌過濾和包裝等生產過程,要分別配置相應的CIP和SIP系統,盡量做到不共用。
③生產所使用的容器、管道、閥門等的內壁要經拋光處理。內壁拋光後的Ra應不低於0.8微米,盡可能達到0.5微米。
④整個啤酒生產過程要在密閉的、帶正壓的條件下進行,並得到良好的CIP洗滌和有效的SIP消毒滅菌。
⑤啤酒製品處於冷狀態下所使用的各種原料、材料、制劑,包括添加酵母,都應嚴格控制無菌條件,確保不發生雜菌的污染。
⑥要完善微生物檢測手段,確定相應的微生物檢測點和檢測制度,使用先進的檢測方法和檢測儀器,全程進行有效的微生物監測,確保無菌生產的條件。
(二)小麥啤酒的生產技術
小麥啤酒是以小麥芽為主要原料,使用部分麥芽、輔料(大米等),添加酒花,採用上面發酵工藝釀製成的特殊類型的啤酒,其特點是口味清爽、柔和,酒精含量較高,泡沫性能好,類似於國外的白啤酒或上面發酵啤酒。
1.小麥啤酒的生產形式
小麥啤酒生產形式有以下三種:
(1)上面發酵型 屬於傳統的愛爾(Ale)啤酒生產方法,用小麥芽、麥芽為原料,按一定的糖化工藝製成麥汁,在較高的溫度下接種上面酵母進行發酵,發酵結束後用撇沫法回收酵母,經適當時間的後熟及貯酒製成,具有愛爾啤酒典型的風味。
(2)混合發酵型 其糖化操作與上面發酵型相同,但同時使用兩種酵母(上面酵母和下面酵母)進行發酵,不過酵母添加的時間不同,即先使用較高的溫度和用上面酵母進行發酵,達到一定的發酵度後,按上面發酵的方式回收酵母,然後轉入貯酒罐。在貯酒罐添加下面酵母進行發酵,經過適當時間的後熟處理即可。
(3)階段發酵型 類似於混合發酵型,即以小麥芽、麥芽製成的麥汁在較高的溫度下添加上面酵母進行上面發酵,待發酵結束後用酵母離心分離機分離掉上面酵母,再經瞬間殺菌除去上面酵母並迅速冷卻到下面酵母發酵溫度,同時添加上述麥汁和下面酵母進行第二次發酵,經後熟處理。國外白啤酒主要採用以上方法生產。
2.小麥芽的選擇
一般選擇蛋白質含量低、色度和粘度較低的小麥製成小麥芽。
(1)小麥芽的溶解度一般低於大麥芽,粗細粉浸出物差值偏高,庫爾巴哈值偏低,蛋白質的溶解不足,糖化時應加強對蛋白質的分解。
(2)小麥芽沒有粗糙的皮殼,其無水浸出率比大麥芽高約5%。
(3)小麥芽中花色苷的含量較低,洗糟水溫可以提高到80℃(洗糟水先進行酸化處理)。
(4)小麥芽糖蛋白含量較高,釀制出的啤酒泡沫性能好,泡沫豐富持久。
(5)小麥芽由於細胞溶解不足,小麥芽中β-葡聚糖等半纖維素的含量高,製成的麥汁粘度高,易造成麥芽汁過濾困難,糖化時應添加適量的β-葡聚糖酶、戊聚糖酶以降低麥汁粘度,加快過濾的進行。
(6)小麥芽中蛋白質含量較高,會造成麥汁過濾困難和啤酒的非生物穩定性較差,應盡量選用蛋白質含量較低的小麥品種制備小麥芽。
(7)麥芽汁過濾盡量採用麥汁壓濾機。
(8)傳統的小麥啤酒具有明顯的酯香味和酸味,而採用下面酵母低溫發酵釀制出的小麥啤酒風味變化不大。
(9)小麥啤酒濾酒前添加硅膠可以提高啤酒的澄清度,使啤酒易於過濾。
4.工藝要求
(1)加強糖化階段蛋白質的分解 小麥芽的含氮量高與大麥芽,且小麥芽的溶解度低於大麥芽,粉狀粒的比例稍低(80%多),庫爾巴哈值不到40%,必須加強蛋白質的分解。
(2)小麥啤酒的濁度較高,麥汁煮沸時可以添加麥汁澄清劑(卡拉膠),添加量為20~30mg/100L麥汁,以提高麥汁清亮度,加快麥汁過濾。
(3)加強麥汁煮沸,煮沸強度應達到9~10%,煮沸pH為5.2~5.4。還可以添加適量的CaCl2,有利於蛋白質的絮凝沉澱。
(4)採用低溫發酵工藝,升壓後及時排放酵母,減少酵母自溶,進入貯酒期每2天左右排放一次酵母。0℃以下貯酒時間適當長些,以利於蛋白質和蛋白質-多酚物質的西出。
(5)濾酒時添加蛋白酶如酶清或木瓜蛋白酶等進一步分解蛋白質,添加量應根據小試確定。添加過量會使啤酒口味淡薄,泡沫性能變差,同時也會造成啤酒混濁(因其本身也是蛋白質)。
(6)過濾前對發酵液快速降溫,使發酵液溫度達到-1℃以下,促進蛋白質的析出。
(7)過濾前也可以添加適量的食用單寧沉澱蛋白質,添加量一般為20mg/100L啤酒左右,有利於防止啤酒混濁,避免啤酒過濾困難。
(三)低醇、無醇啤酒的生產技術
低醇啤酒是指酒精體積分數值低於正常啤酒的特種啤酒,如無醇啤酒、低熱量啤酒等。無醇啤酒是指經正常啤酒生產過程但啤酒的酒精體積分數低於0.5%的特種啤酒。無醇啤酒因其酒精含量很低,故非常適於社交場合飲用,也適於一些不宜飲酒的人群,如女士、司機、運動員、少年、兒童、酒精過敏者等消費人群。據了解,最早由瑞士推出的無醇啤酒,在美、德、英、日等國家已經相繼生產,並已經有了很大的發展。國內燕京等啤酒生產企業已開始採用低溫真空蒸餾技術生產無醇啤酒。
低醇啤酒的生產關鍵在於要求酒精含量低但啤酒特有風味不能少,其他質量特徵也要保證。
低醇啤酒的生產工藝大致上可以分為兩類:
一類是通過控制啤酒發酵過程中酒精產生量處在所要求的標准范圍內,如路氏酵母法,巴氏專利法,高溫糖化法等。目前可以使用經過誘導變異的酵母生產無醇啤酒,其能在發酵過程中還原酒精(轉變為酯或有機酸等)或基本不產生酒精,能使麥汁正常發酵,無不良風味及有害成分產生,發酵成熟的啤酒中酒精體積分數≤0.5%。
另一類是將正常發酵的啤酒中的酒精通過各種手段去除以達到標準的要求,如減壓蒸發法,反滲透法,透析法等。
酒精去除法的優點是:
(1)去除的酒精量可以隨意控制,可以生產無醇啤酒。
(2)糖化發酵工藝無需變化,只須進行發酵後處理。
酒精去除法的缺點是:
(1)需要投入大量的資金購置酒精去除設備。
(2)需要額外的處理費用和時間。
(3)處理過程中啤酒風味物質會被損失。
(4)處理不當易造成二次污染。
限制發酵法的優點是:
(1)無須額外的設備投資。
(2)生產工藝簡單,成本低。
(3)風味損失少。
限制發酵法的缺點是:
(1)糖化或發酵工藝發生變化且工藝控制要求高。
(2)控制不當會影響啤酒口味和穩定性。
目前,兩類生產工藝都有使用,採用限制發酵法生產低醇啤酒更為經濟實用,採用低溫真空蒸餾法生產成本較高,而膜技術的應用為高效、節能、環保的無醇啤酒生產開辟新的途徑。
1.限制發酵法生產低醇啤酒的方法簡介:
(1) 稀釋法
將正常濃度的麥汁稀釋到較低的濃度進行發酵,也可以將正常的麥汁發酵後稀釋到所要求的濃度以生產低醇啤酒,這種方法的缺點是:如果稀釋倍數過低,啤酒中的酒精含量達不到要求值。稀釋倍數過高,啤酒風味物質同時也被稀釋掉,造成啤酒口味淡薄。
(2)低溫浸出糖化法
麥芽粉碎後用低於60℃的熱水浸泡,由於麥芽中的澱粉在此條件下不會被糊化而分解,也就不會產生可發酵的糖份,浸出液中僅含有少量的麥芽中帶來的糖份。將經過這種糖化方法處理的麥汁進行發酵可產生較低含量的酒精。
(3)終止發酵法
當啤酒發酵到所要求的酒精含量時快速降溫,同時將酵母從發酵液中分離出來,使發酵停止。這種工藝生產的啤酒帶有甜味,雙乙醯還原難以徹底。
(4)巴氏專利法
此工藝將高濃發酵和低濃發酵法巧妙地結合起來,既克服了低濃發酵法生產的低醇啤酒口味淡薄的缺點,也克服了高濃發酵法酒精含量偏高的缺點。此法生產的低醇啤酒風味較好,生產工藝簡單易控制。用此工藝可以生產酒精含量從0.9%~2.4%的低醇啤酒。
(5)廢麥糟法
將糖化廢麥糟再進行浸泡,加酸分解和蒸煮等處理,生產較低濃度的麥汁,為保證麥汁應有的香味,也可以添加40%~60%低溫浸出法生產的麥汁。這種麥汁發酵產生較低的酒精含量。此工藝的缺點是操作煩瑣。
(6)路氏酵母法
採用專門的路氏酵母對正常麥汁進行發酵,由於這種酵母只能發酵麥汁中占總糖含量15%左右的果糖,葡萄糖和蔗糖,而不能發酵麥芽糖,因此只能產生少量酒精。但缺點是這種工藝生產的低醇啤酒由於含有大量的麥芽糖,啤酒帶有甜味,而且生物穩定性較差。
(7)高溫糖化法
通過採用較高的糖化溫度,跳過β-澱粉酶分解澱粉的過程以避免產生大量的麥芽糖,但又使液化徹底以防過多的糊精殘留而影響啤酒穩定性。用此工藝生產的麥汁在發酵過程中酵母只能發酵正常情況25%~30%的糖份,完全可以控制酒精含量在1.5%以下。此工藝的關鍵在糖化的精確控制上。確當的糖化工藝控制完全可以保證啤酒既有合適的發酵度,又有較好的啤酒風味和穩定性。缺點是糖化操作要求較高。
(8)固定化酵母發酵法
利用特定酵母固定化到一定載體上,麥汁在5~20h內緩慢流過固定化的酵母柱,通過低溫和調節流速准確監控和調節酒精的形成以生產符合要求的無醇啤酒。在控制酒精形成的同時,發酵副產物和口味物質仍然能產生,生產的無醇啤酒可以達到質量要求,同時酒損低,環保,具有良好的開發潛力。
2.酒精去除法無醇啤酒方法簡介
(1)低溫真空蒸發(蒸餾)法
該方法是以減壓蒸發或蒸餾法將正常發酵好的啤酒中的乙醇蒸發,補加適量水分達到無醇啤酒質量要求;也可將酒精蒸發或蒸餾後,再用一定量的含有低酒精度的啤酒與其混合,使混合後的啤酒風味接近正常啤酒。
該法要求在低壓(4~20kPa絕對壓力)、低溫(30~55℃)下進行蒸餾,使酒精體積分數將至0.5%以下。採用的方法有真空蒸餾法、真空蒸發法和真空離心蒸發法。其中蒸發法使用效果較好。
(2)膜分離法
膜分離法是使啤酒流過由有機或無機材料製成的膜而達到除醇的目的。常用的方法有反滲透法、滲析法。
反滲透法除醇分三個階段:濃縮、二次過濾和補充。濃縮階段:每百升啤酒經過膜過濾產生2.2L滲出液,殘余啤酒的酒精含量和濃度升高。二次過濾階段:用完全除鹽水補充啤酒中焙分離的滲出液,直到濃縮液中達到要求的酒精含量為止。補充階段:濃縮液用水補充至原來的啤酒量,酒精含量也降到0.5%以下,同時還需給啤酒補充CO2,因為通過反滲透和補充水,啤酒中CO2含量很低。
滲析法的膜由薄壁空心纖維製成,其孔徑很小,啤酒中的酒精通過膜向膜的另一邊滲透,而啤酒中的大分子物質被截留下來。隨著滲析過程的進行,滲出液中酒精含量逐步增加,啤酒中的酒精含量逐步減少。當滲出液中酒精用連續真空蒸餾法緩慢去除時,啤酒中的酒精酒能達到要求。