【正文】 ，其特點(diǎn)是價(jià)格低廉，蛋白質(zhì)、多酚物質(zhì)和脂肪含量低于麥芽，而淀粉含量高于麥芽，本設(shè)計(jì)采用大米作為輔料，生產(chǎn)出的啤酒具有色澤淺、口味清爽、泡沫細(xì)膩、酒花香突出，非生物穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。 酵母 在實(shí)際生產(chǎn)中最常用的酵母有兩大類：上面酵母和下面酵母。二 者形態(tài)上存在明顯四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 的差別。上面酵母又叫表面酵母，其母細(xì)胞和子細(xì)胞能夠長(zhǎng)時(shí)間相互連接，形成多枝的牙簇 ，下面酵母又叫底面酵母、貯藏酵母，其母細(xì)胞和子細(xì)胞增殖后彼此分開(kāi)，幾乎都是單細(xì)胞或幾個(gè)細(xì)胞連接。本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的是經(jīng)典型啤酒，色澤淺，采用的是下面發(fā)酵技術(shù)，故選用下面酵母。 麥汁制備 麥芽及輔料的粉碎理論 麥芽和谷物原料的粉碎是為了使整粒谷物經(jīng)過(guò)粉碎后，有較大的比表面積，使物料中貯藏物質(zhì)增加和水、酶的接觸面積，加速酶促反應(yīng)及物料的溶解。粉碎質(zhì)量對(duì)糖化過(guò)程中物質(zhì)的生化變化、麥汁組成、麥汁過(guò)濾和 原料的利用率都有重要作用，從理論上講，麥芽粉碎的越細(xì)，其內(nèi)含物的溶解就越迅速、越完全，化學(xué)和酶促反應(yīng)更容易進(jìn)行，因此就能獲得最佳收得率。然而，在實(shí)際生產(chǎn)中，不能將麥芽粉碎的太細(xì)，因?yàn)榭紤]到啤酒釀造的特殊性：麥芽皮殼若粉碎過(guò)細(xì)，會(huì)增加皮殼有害物質(zhì)的溶解，影響啤酒的風(fēng)味；皮殼和原料中不溶性物質(zhì)粉碎過(guò)細(xì)，造成過(guò)濾阻力增加，影響過(guò)濾操作；淀粉等貯藏物質(zhì)的粉碎細(xì)度，不但影響酶促反應(yīng)速度，也影響反應(yīng)深度即影響到麥汁組成，所以麥芽的粉碎只需達(dá)到一定的程度即可。 麥芽的粉碎 麥芽的粉碎大致可分為干法粉碎、濕法 粉碎、回潮粉碎和連續(xù)浸漬粉碎 4 種。因?yàn)闈穹ǚ鬯橛斜砥け容^完整，從而獲得良好的過(guò)濾層，解決了粉塵的危害，過(guò)濾時(shí)間短，糖化效果好，麥芽汁清亮，對(duì)溶解不良的麥芽可提高其浸出率，適合比較高的投料量等優(yōu)點(diǎn)。故本設(shè)計(jì)采用濕法粉碎。 輔料的粉碎 對(duì)于輔料大米 ， 胚乳比較堅(jiān)硬 ， 對(duì)粉碎要求較大，粉碎得越細(xì)有利于輔料的糖化和糊化，粉碎采用三堒或四堒的二級(jí)粉碎機(jī)。粉碎方法為干法粉碎。 糖化工藝的選擇與論證 利用麥芽所含的各種水解酶，在適宜的條件（溫度、 pH 值、時(shí)間）下，將麥芽和麥芽輔料中的不溶性高分子物 質(zhì)逐步分解為可溶性低分子物質(zhì)，這個(gè)分解過(guò)程稱為糖化。從麥芽和麥芽輔料中溶解出來(lái)的物質(zhì)稱為浸出物。麥汁中浸出物與投料量比值的百分?jǐn)?shù)稱為浸出率。糖化的目的是利于各種酶的作用，使不溶性物質(zhì)溶解出來(lái)，從而得到盡可四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 能多的溶解物，并且使麥汁組成適和發(fā)酵。 1．糖化方法 麥芽的糖化方法通?？煞譃橹蟪鎏腔ê徒鎏腔?，其中煮出糖化法又分為一次、二次和三次煮出糖化法。 浸出糖化法：是純粹利用麥芽中酶的生化作用，浸出麥芽中的可溶性物質(zhì)。它是最簡(jiǎn)單的糖化方法，是把醪液從一定溫度開(kāi)始加熱至幾個(gè)溫度階段進(jìn)行，最后達(dá)到糖化終止溫度。 適合于優(yōu)質(zhì)麥芽，低濃度發(fā)酵啤酒，故采用 此法 。 一次糖化法適于蛋白質(zhì)分解良好，糖化能力高的麥芽，原料利用率低，故不采用。 二次糖化法對(duì)原料的適應(yīng)性較強(qiáng)，常采用此方法生產(chǎn)淺色啤酒，也可生產(chǎn)其他類型的啤酒。適用于各種性質(zhì)的麥芽和制造各種類型的啤酒， 但能耗較多 ，故 不 采用此法。 三次糖化法原料利用率高，利于酶的作用，適用于濃色啤酒，耗熱能多，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，故不采用。 2．糖化的具體過(guò)程 : 糖化醪與糊化醪兌醪后，醪液不再煮沸，而是直接在糖化鍋內(nèi)升溫，達(dá)到糖化各階 段所要求的溫度。由于只有部分醪液進(jìn)行煮沸，胚乳細(xì)胞壁的高 分子物質(zhì)及其他 雜質(zhì) 溶出較少，所制麥汁色澤淺，黏度低，口味柔和，發(fā)酵度高，特別適合釀造淺色淡爽型啤酒；而且操作簡(jiǎn)單，糖化時(shí)間短。 麥汁過(guò)濾 麥汁過(guò)濾的基本要求及技術(shù)指標(biāo) 麥汁過(guò)濾的基本要求是迅速、徹底地分離糖化醪液中的可溶性浸出物，盡量減少影響啤酒風(fēng)味的麥皮多酚、色素、苦味質(zhì)以及麥芽中的高分子蛋白質(zhì)、脂肪、脂肪酸和β葡聚糖等物質(zhì)進(jìn)入麥汁，從而保證麥汁良好的口味和較高的澄清度。技術(shù)指標(biāo)應(yīng)保證過(guò)濾的麥汁達(dá)到生產(chǎn)所需要的質(zhì)量要求，盡可能多地獲得澄清麥汁，提高生產(chǎn)率，減少對(duì)環(huán)境的污染。 麥汁過(guò)濾方法及影響因素 過(guò)濾槽是大多數(shù)啤酒廠經(jīng)常采用的麥汁過(guò)濾設(shè)備，在啤酒生產(chǎn)中，麥汁過(guò)濾方法大致可以分為四類：過(guò)濾槽靜壓過(guò)濾法，過(guò)濾槽正壓過(guò)濾法，過(guò)濾槽抽吸 即 負(fù)壓過(guò)濾法，壓濾機(jī)過(guò)濾法。我國(guó)大多數(shù)啤酒廠均采用過(guò)濾槽靜壓過(guò)濾法進(jìn)行麥汁過(guò)濾。本設(shè)計(jì)采用四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 過(guò)濾槽靜壓過(guò)濾法進(jìn)行麥汁過(guò)濾。 過(guò)濾槽法過(guò)濾麥汁是通過(guò)篩分效應(yīng)，濾層效應(yīng)和深層過(guò)濾效應(yīng)三方面的作用而進(jìn)行的。麥汁的過(guò)濾速度受濾層阻力、濾層滲透性、濾層厚度、麥汁黏度和濾層面積等諸多因素影響。 麥汁煮沸 麥汁煮沸設(shè)備選擇及優(yōu)缺點(diǎn) 麥 汁過(guò)濾結(jié)束后，就要進(jìn)行麥汁煮沸，并在麥汁中添加酒花。煮沸期間將發(fā)生一系列復(fù)雜的物理和化學(xué)變化，麥汁質(zhì)量也會(huì)受多種因素影響。 啤酒廠商用的煮沸鍋有內(nèi)加熱式煮沸鍋、外加熱式煮沸鍋、低壓煮沸過(guò)和連續(xù)流動(dòng)式麥汁煮沸器，本設(shè)計(jì)采用內(nèi)加熱式煮沸鍋。 內(nèi)加熱式煮沸鍋的特點(diǎn)是：麥汁加熱器垂直安裝在鍋內(nèi)，加熱器為列管式加熱器。麥汁煮沸時(shí)，麥汁由下而上穿過(guò)加熱器的列管向上沸騰。內(nèi)加熱式煮沸鍋具有以下優(yōu)點(diǎn)：1，設(shè)備投資少，無(wú)需維護(hù)，沒(méi)有磨損，耗電量低； 2熱輻射損失?。?3煮沸溫度和蒸發(fā)速率可以調(diào)整； 4 設(shè)備簡(jiǎn)單，不需 外加加熱器和攪拌器。 麥汁煮沸工藝 內(nèi)加熱式麥汁煮沸鍋又可分為常壓煮沸和低壓煮沸，本設(shè)計(jì)采用常壓煮沸工藝。通過(guò)麥芽汁的煮沸可達(dá)到蒸發(fā)水分、濃縮麥汁的目的。過(guò)濾后的麥汁其濃度低于需定型濃度（約 ～ 176。 P），通過(guò)煮沸、蒸發(fā)濃縮，方可達(dá)到規(guī)定濃度。煮沸的主要作用：⑴滅酶和殺菌；⑵蛋白質(zhì)變形和絮凝；⑶浸出酒花中物質(zhì)；⑷排除麥汁異雜臭氣。 麥汁后處理 熱凝固物及冷凝固物的分離 麥汁煮沸后應(yīng)盡快將麥汁中的熱凝固物進(jìn)行有效的分離，以獲得澄清的麥汁，然后將麥汁冷卻至工藝要求的溫 度，冷卻的同時(shí)，要進(jìn)行通風(fēng)，為酵母繁殖提供足夠的氧氣。漩渦沉淀槽是最常用的熱凝固物分離設(shè)備，與其它設(shè)備相比， 它 的分離效果最佳。漩渦沉淀槽是立式柱形槽，麥汁沿切線方向泵入，形成旋轉(zhuǎn)流動(dòng)，并使熱凝固物以錐丘狀沉降于槽底中央，清亮麥汁從側(cè)面麥汁出口排出。 麥汁在冷卻過(guò)程中會(huì)形成冷凝固物，并逐漸沉淀下來(lái)，去除冷凝固物的方法可以用自然沉降法和浮選法，自然沉降法是待冷凝固物自然沉降后加以除去，浮選法是麥汁在四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 去除熱凝固物后，通入無(wú)菌空氣就會(huì)吸附在細(xì)密的小氣泡上，隨氣泡升至液面，并加以除去。 麥汁的冷卻 常用 的麥汁冷卻器為板式換熱器，換熱效率很高。麥汁冷卻的基本要求有：麥汁和冷卻水流經(jīng)部位要便于清洗，密封性要好，嚴(yán)防冷卻水和麥汁的滲漏。要有足夠的冷卻面積，冷卻時(shí)間要短，冷凝固物析出的量多。 麥汁冷卻有一段式和兩段式兩種冷卻方式 .本設(shè)計(jì)采用 一 段式冷卻方式，其優(yōu)點(diǎn)是利于酵母的沉降，溫差有利于醪液的對(duì)流。 麥汁的充氧 發(fā)酵需要大量的酵母，而酵母繁殖需要氧氣，以利于酵母增殖并同時(shí)進(jìn)入發(fā)酵階段。為使空氣溶解至冷麥汁中，必須通入很細(xì)小的空氣泡，并以渦流形式與麥汁進(jìn)行混合。 啤酒發(fā)酵的工藝論證 啤酒酵母 1． 酵母的分類： ：發(fā)酵度高，沉淀慢而不凝集 ：發(fā)酵度低，凝集性強(qiáng)，沉淀塊 ：卡爾倍一號(hào)，發(fā)酵度高，沉淀慢；卡爾號(hào)二號(hào)，發(fā)酵度低，沉淀快 2． 酵母的基本結(jié)構(gòu)： 啤酒酵母在麥汁中 25℃培養(yǎng)三天，細(xì)胞為圓形，卵形，橢圓形。酵母是單細(xì)胞真核生物，外層由厚的細(xì)胞壁和細(xì)胞膜所包囊；細(xì)胞質(zhì)內(nèi)有許多細(xì)胞器，有細(xì)胞核、線粒體、微體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、液泡、核糖體等，還存在作為能源的糖原，脂質(zhì)及多磷酸鹽等物質(zhì)。 3． 啤酒酵母的絮凝： 啤酒酵母的絮凝特性是重要的生產(chǎn)特性 ，它會(huì)影響酵母的回收再利用發(fā)酵的可能，影響發(fā)酵速率和發(fā)酵度，影響啤酒過(guò)濾方法 以及 啤酒風(fēng)味。酵母細(xì)胞不同的絮凝能力受到其自身的基因和外界作用影響，金屬離子對(duì)凝聚作用的影響極大，凝聚作用的強(qiáng)度還依賴于基質(zhì)的離子濃度，尤其是鈣離子含量達(dá)到 30mg/L 以上時(shí)的促凝作用相當(dāng)顯著，其他二價(jià)離子也能促凝，但是單價(jià)離子會(huì)因“反離子效應(yīng)”對(duì)其產(chǎn)生抑制作用。 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 4． 酵母擴(kuò)大培養(yǎng)： 最終決定啤酒品質(zhì)的因素是啤酒酵母，最終影響釀酒工藝和控制的因素也是啤酒酵母。啤酒工廠從單細(xì)胞分離得到一個(gè)酵母細(xì)胞，經(jīng)鑒定確認(rèn)為是本廠生產(chǎn)用的優(yōu)良菌 株，然后經(jīng)過(guò)若干次擴(kuò)大培養(yǎng)，最后制備成 10^13— 10^14個(gè)細(xì)胞 /ml 后供發(fā)酵用。酵母的擴(kuò)大培養(yǎng)關(guān)鍵在于：①選擇優(yōu)良的單一細(xì)胞菌株；②在整個(gè)擴(kuò)大培養(yǎng)中保證酵母品種強(qiáng)壯，無(wú)污染。 其過(guò)程為：斜面試管（原菌種）→試管培養(yǎng)→小，中，大三角瓶培養(yǎng)→卡氏罐培養(yǎng)→增殖罐培養(yǎng)→酵母擴(kuò)大培養(yǎng)→發(fā)酵罐。 5．接種量： 表 21 不同麥汁濃度的酵母添加量 麥汁濃度 酵母泥添加量 7～ 9 ～ 10～ 12 ～ 13～ 15 ～ 16～ 20 ～ 6．酵母 的選擇： 在實(shí)際生產(chǎn)中最常用的酵母有兩大類：上面酵母和下面酵母。二者形態(tài)上存在明顯的差別。上面酵母又叫表面酵母，其母細(xì)胞和子細(xì)胞能夠長(zhǎng)時(shí)間相互連接，形成多枝的牙簇 ，下面酵母又叫底面酵母、貯藏酵母，其母細(xì)胞和子細(xì)胞增殖后彼此分開(kāi)，幾乎都是單細(xì)胞或幾個(gè)細(xì)胞連接。本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的是經(jīng)典型啤酒，色澤淺，采用的是下面發(fā)酵技術(shù)，故選用下面酵母。 啤酒發(fā)酵工藝技術(shù)控制 啤酒發(fā)酵工藝技術(shù)控制，至今尚未深入到發(fā)酵代謝控制，所謂工藝控制多數(shù)停留在外界影響因素的選擇性（非定量）控制，它包括如下幾方面： 1. 啤酒酵母的菌株選 擇。 2. 麥汁組分。 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 3. 酵母接種量和接種技術(shù)。 4. 起酵溫度和發(fā)酵溫度。 5. 發(fā)酵設(shè)備和酵母在發(fā)酵中的流態(tài)。 6. 后酵（或雙乙酰還原）條件選擇。 7. 酵母分離時(shí)間和方法。 8. 儲(chǔ)酒條件和時(shí)間。 9. 發(fā)酵中壓力或者 CO2 濃度。 上述諸方面的控制技術(shù)，不但影響發(fā)酵工藝過(guò)程，而且深刻影響啤酒風(fēng)味物質(zhì)的代謝。由于發(fā)酵工藝的多變性，造成啤酒風(fēng)味千差萬(wàn)別。 啤酒發(fā)酵工藝 傳統(tǒng)的下面發(fā)酵法，發(fā)酵容器安置在空氣過(guò)濾，絕熱良好和清潔衛(wèi)生的發(fā)酵室內(nèi)，保持室溫 5～ 6℃，采用開(kāi)放式或密閉式發(fā)酵容器：①采用下面的酵母，主發(fā)酵溫度較低，發(fā)酵進(jìn)程比較緩慢。 主發(fā)酵完畢后，大部分酵母沉降容器底部。②下面發(fā)酵啤酒的后發(fā)酵期較長(zhǎng)，酒液澄清良好，酒的泡沫細(xì)致，風(fēng)味柔和，保存期較長(zhǎng)。傳統(tǒng)式分批發(fā)酵，每批（一鍋或兩鍋）定型麥汁，經(jīng)過(guò)添加酵母，前發(fā)酵（酵母增殖），主發(fā)酵，后發(fā)酵和貯酒等階段。一般為前酵期（ 5～ 8℃），主酵期（ ～ 9℃），后酵和貯酒期（ 0～ 2℃）。 1. 前發(fā)酵 : 所謂前發(fā)酵，就是指接種酵母泥處于休眠階段，酵母和麥汁接觸后，有較長(zhǎng)（數(shù)小時(shí)至十小時(shí)）的生長(zhǎng)滯緩期，之后才能出芽繁殖，當(dāng)酵母克服生長(zhǎng)緩滯期，出芽繁殖細(xì)胞濃度達(dá)到 20 10^6 個(gè) /ml，發(fā)酵麥汁表 面開(kāi)始 產(chǎn)生 氣泡，此階段即為前發(fā)酵。但由于工藝改進(jìn)，前發(fā)酵時(shí)期已縮短至 20～ 30 個(gè)小時(shí)。 2. 主發(fā)酵： 主發(fā)酵前期酵母吸收麥汁中氨基酸和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，應(yīng)用糖類發(fā)酵合成細(xì)胞并產(chǎn)生熱量。此時(shí)糖降比較緩慢，而氨基酸下降迅速。由于有機(jī)酸和麥汁緩沖物質(zhì)減少， PH 下降迅速。酵母達(dá)到最高濃度時(shí)，糖降最快，每天外觀濃度 可 降達(dá) ～ 176。 P。此階段 產(chǎn)生 大量廢熱，必須進(jìn)行冷卻。 發(fā)酵度達(dá)到酵母凝聚點(diǎn)時(shí)（一般發(fā)酵度在 35%～ 45%），酵母開(kāi)始凝聚，發(fā)酵液中懸浮酵母細(xì)胞數(shù)開(kāi)始下降，糖降速率隨之降低。為凝聚和保存凝聚酵母的活性，發(fā)酵 后期應(yīng)逐步降低溫度，使發(fā)酵溫度趨近后 發(fā) 酵溫度。 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 主發(fā)酵后期每日糖降小于 176。 P 時(shí)，發(fā)酵緩慢，泡沫小時(shí)，逐步形成泡蓋。泡蓋是 CO2帶至發(fā)酵液面的多酚、酒花樹脂、蛋白質(zhì)等被氧化、聚合形成的。在主發(fā)酵結(jié)束前，撈去泡蓋，即可進(jìn)行后酵和回收凝聚酵母泥。 發(fā)酵過(guò)程中的主要物質(zhì)變化 : ①糖類的變化： 在發(fā)酵過(guò)程中，同等條件下，發(fā)酵度隨可發(fā)酵性糖與總糖的比例而變化的。可發(fā)酵性糖含量愈高，發(fā)酵度愈高；發(fā)酵速度則隨發(fā)酵溫度和酵母添加量而變化，發(fā)酵溫度愈高，酵母添加量愈大，發(fā)酵愈旺，發(fā)酵速度愈快。 ②含氮物質(zhì)的變化： 麥汁中含 可同化氮或不可同化氮的成分， 均與啤酒質(zhì)量有關(guān)，前者影響著發(fā)酵進(jìn)程和酵母代謝所產(chǎn)生的風(fēng)味物質(zhì)，后者則關(guān)系到啤酒的物理性能，如啤酒的澄清，非生物穩(wěn)定性和泡沫性能等。 ③苦味物質(zhì)的變化： 在發(fā)酵過(guò)程中，麥汁中近 1/3 的苦味物質(zhì)損失。 ④二氧化碳的產(chǎn)生 : 二氧化碳在酒液中的溶解度視發(fā)酵度溫度和罐壓的變化而有增減。二氧化碳含量一般為 ～ （ w/wl 左右） ⑤ PH 值的變化 : 冷麥汁 PH一般為 ～ ，隨發(fā)酵進(jìn)程而逐步降低， PH值的下降主要由于發(fā)酵過(guò)程中，二氧化碳和有機(jī)酸和二氧化碳的形成。 ⑥氧與 rH值 : rH 值是表示溶液中氫壓的負(fù)對(duì)數(shù)值，是表示溶液氧化還原勢(shì)（ EH）的一種方法， rH愈高，溶液的氧化力愈高，還原力愈低，反之亦然。 rH＝ ＋ 2pH（ 30℃） ⑦色度變化 : 麥汁色度降低的幅度，隨原麥汁色度深淺而變化，色度深者降低幅度大，色度淺者降低幅度小。 3．后發(fā)酵和儲(chǔ)酒 :