啤酒是麥汁的酵母菌發(fā)酵飲料，對生啤酒采用適當(dāng)形式的殺菌來保證啤酒的生物穩(wěn)定性和儲藏安定性是必不可少的。雖然在啤酒行業(yè)采用了多種物理或化學(xué)的方式進行生啤酒的殺菌以達到產(chǎn)品的商業(yè)無菌狀態(tài)，但瓶裝啤酒采用熱殺菌方式還是最為普遍的一種殺菌形式。以下對瓶裝啤酒熱力殺菌過程的原理，裝備，有效性和檢測過程進行分析，并為溫度檢測儀器的設(shè)計研發(fā)提供依據(jù)。
微生物都有其適宜的生長溫度，超過了其最高生長溫度范圍，并保持一段時間，微生物就會失去生命力。因此，加熱成為滅菌方法中應(yīng)用最廣泛且效果較好的方法。
優(yōu)點：熱力殺菌具有廣譜性，獲取方便，無毒、無腐蝕性等。
缺點：影響熱力滅菌效果的因素很多。熱力滅菌時要注意被滅菌材料的微生物狀況、含水量和pH等諸多因素，需選擇適當(dāng)?shù)臏缇鷾囟群蜁r間，以達到徹底滅菌的效果。
發(fā)酵后的啤酒雖然經(jīng)過過濾等除菌過程，絕大部分的酵母和其他外源微生物都被除去，但殘留的和經(jīng)包裝材料、設(shè)備和操作帶入的少量微生物仍然需要進行處理。啤酒行業(yè)采用巴氏殺菌法，由于對加熱溫度、時間難以精確控制，故對產(chǎn)品風(fēng)味、營養(yǎng)成分以及膠體穩(wěn)定性都有一定影響。故啤酒的殺菌過程是啤酒生產(chǎn)中的一個非常重要的環(huán)節(jié)，對其過程進行深入的研究和嚴格的控制具有重大的意義。
目前，啤酒殺菌普遍采用隧道式熱水噴淋系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由熱水供應(yīng)、噴淋裝置及啤酒瓶輸送裝置組成，一般沿隧道長度方向分為幾個不同的溫度段。生啤酒裝瓶封口后，進入殺菌機預(yù)熱段，隨傳送帶逐次經(jīng)殺菌段和冷卻段，再由另一端離開殺菌機。
啤酒殺菌機一般布置在啤酒廠的包裝車間，位于灌裝機和貼標機中部，總長20m左右、寬5m左右、高3m左右。分上下2層隧道，按照溫度變化分8個溫區(qū)，啤酒瓶通過殺菌機的正常全程時間在45min左右。
由于低溫灌裝的啤酒受到噴淋熱水加熱的酒瓶壁的熱量傳導(dǎo)而升溫，酒液在酒瓶內(nèi)因密度變化而發(fā)生對流，酒溫也不斷發(fā)生變化。圖1的示意圖是啤酒廠技術(shù)人員普遍錯誤接受的瓶裝啤酒在殺菌機內(nèi)升溫過程中酒液受熱對流變化狀態(tài)。
而用計算機熱工分析軟件分析啤酒瓶中的實際酒液對流和溫度場，在不同的升溫區(qū)間存在很大的差異和復(fù)雜性。對殺菌機第一個升溫區(qū)前段進行模擬，由于受熱面和溫差較大等原因，得到了圖2的分析結(jié)果，表明此階段的酒液對流混合是局部性的，下部的高密度酒液傳熱效果受到限制。
隨著升溫過程的延續(xù)，酒瓶中的酒液的對流循環(huán)區(qū)域逐漸向下擴展直到瓶底，圖3是酒液在啤酒瓶受熱對流發(fā)展的理論示意圖：
啤酒瓶噴淋殺菌存在著復(fù)雜的傳熱過程，其中的對流起到很大的作用。反映到殺菌噴淋水的溫度變化過程上就顯示出階梯狀變化的情況，說明酒液對流過程的發(fā)展是一個階段漸進式的過程，而酒液的平均溫度的變化也是局部各層次溫度分布的平均化的表現(xiàn)（圖4）。
按照巴氏殺菌的冷核控制理論，為了保證啤酒的生物穩(wěn)定性和避免過殺菌，控制冷核區(qū)域的溫度和保持時間具有關(guān)鍵性的作用，根據(jù)以上論述的升溫過程溫場變化規(guī)律，考慮到對流漩渦逐步擴散過程，所以應(yīng)該是越接近酒瓶底部，接受熱量變化越晚，該區(qū)域的溫度也最低。利用PU計測定的酒瓶中酒液冷核的位置也表明，500mL玻璃瓶,其高度為230mm、直徑為70mm,冷核位置在距瓶底約15mm處；其它瓶型如：620mL玻璃瓶,其高度為290mm、直徑為72mm;330mL玻璃瓶，其高度為207mm、直徑為60mm，冷核位置均在距瓶底15mm處左右；經(jīng)驗表明，冷核的溫度還受到噴淋水溫度、酒瓶玻璃厚度和材質(zhì)等的影響，而且隨著殺菌過程會沿軸線存在稍微的移動。
剛剛灌裝壓蓋完的生啤酒進入殺菌機，首先開始升溫階段，瓶肩突出部位最早接觸熱噴淋水，內(nèi)部緊貼此局部酒液受熱向上運動，促使對應(yīng)中心部位的涼酒液向下運動，此局部區(qū)域形成對流旋渦。隨著外界熱能持續(xù)向酒瓶供給并逐步加升（為防止玻璃快速受溫爆裂，所以升溫加熱劃分成4個溫度區(qū)，逐步升溫至高溫殺菌區(qū)），同時瓶內(nèi)酒體初始形成的對流旋渦不斷擴大，逐步向酒瓶底部運動。計算機模擬得出結(jié)論，此時酒體形成多組對流旋渦，瓶肩部小旋渦旋轉(zhuǎn)最快，并帶動其身邊比它大一點的漩渦運動，至最終依次逐步帶動所有漸大漩渦。這與人們直觀的想象存在很大的差異。
為了適應(yīng)不同瓶型、容量和殺菌模式的生產(chǎn)線的需要，在如PU計等智能化殺菌強度檢測儀器的設(shè)計和開發(fā)上就要充分考慮到酒瓶中酒液的流場、溫度場的分布和變化情況，影響溫場運動的所有外界因素均要徹底排除（密封性、固定性），溫度傳感器的固定性是現(xiàn)階段啤酒行業(yè)普遍不受重視的，實驗證明在整個殺菌過程中若溫度傳感器與酒瓶之間產(chǎn)生晃動，則相當(dāng)于在酒體內(nèi)加了個攪拌棒，打亂了循環(huán)溫場，使PU值偏高。所以應(yīng)該使用設(shè)計合理的巴氏殺菌測定儀，為提高啤酒產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約能源發(fā)揮更大的作用。
