【正文】 酒為營養(yǎng)食品。 啤酒中含有的營養(yǎng)成分，主要有酒精、糖類、糊精、蛋白質(zhì)及其分解產(chǎn)物、 維生素 、無機(jī) 鹽、 二氧化 碳等。 啤酒 被列為 營養(yǎng) 食品必 須具備 的三個(gè)條 件： 一 是 啤酒 中 含 有多種 氨基酸 和維 生素。 二是 啤酒發(fā) 熱高。 三是啤酒 中含有 的營養(yǎng) 物質(zhì) 都是在 釀造過 程中 由酶將 原料 中的淀 粉和蛋 白質(zhì) 分解成的糖類、肽和氨基酸等，這些物質(zhì)容易被人體吸收消化。 啤酒的營養(yǎng)價(jià)值表現(xiàn)為兩方面：一方面， 酒 精含量較低（ 10 度黃啤酒含酒精 3％左右），不僅對胃和肝臟沒有損 害，還可以平緩地促進(jìn)人體 血液循環(huán)。另一方面，啤酒中含有煙酸，在維生素 B1 和 B6 維持心臟正?；顒拥?同時(shí)， 煙酸能 擴(kuò)張 血管， 加速新 陳代 謝，因 此啤 酒對心 血管系 統(tǒng)有益。 自 20 世紀(jì) 90 年代，中國啤 酒行業(yè)進(jìn)入了快速發(fā)展的階 段，行業(yè)發(fā)展至今，中國的啤酒產(chǎn)量和人均消費(fèi)量 均有大幅度提升。 20212021 年 5 年間，中國啤酒經(jīng)濟(jì)指標(biāo)取得了一定增長，啤酒產(chǎn)量增加 1426 萬千升，增長 %。 隨著社會的發(fā)展，啤酒市場的競爭越來越激烈了，并且廣大消費(fèi)者對啤酒種類風(fēng)味和質(zhì)量的要求也越來越高，相應(yīng)的新產(chǎn)品也層出不窮。因而，我個(gè)人認(rèn)為很有必要將啤酒生產(chǎn)方面的技術(shù)科學(xué)地總結(jié)和分析，以推動啤酒產(chǎn)品多樣化發(fā)展。隨著人們，飲食消費(fèi)結(jié)構(gòu)的不斷調(diào)整，生活水平的不斷提高，啤酒已進(jìn)入了萬戶千家。然而調(diào)查顯示我國人均的啤酒消費(fèi)卻還沒有達(dá)到世界平均水平。所以只有建設(shè)新的、大型的啤酒廠，增加產(chǎn)量，才能滿足人們?nèi)找嬖鲩L的物 質(zhì)生活需求。因此，對于啤酒廠的設(shè)計(jì)是有意義的，是很有必要的。 3 第一章 啤酒工藝選擇與論證 大麥 自古以來大麥?zhǔn)轻勗炱【频闹饕希卺勗鞎r(shí)先將大麥制成麥芽，再進(jìn)行 糖化和 發(fā)酵。 大麥 按籽粒 在麥穗 上斷 面分配 形式 ，可分 為六棱 、二棱、四棱大麥 我國華北地區(qū)都種植六 棱大麥 ，南方都種植二棱大麥。因此，在本設(shè)計(jì)中選用二棱大麥。 本啤酒 廠采用 優(yōu)質(zhì)一 級以 上淺色 麥芽， 粒大 皮薄， 有明 顯的麥 芽香味 、無異味。 質(zhì)量指標(biāo)如下： 夾 雜物％（質(zhì)量）≤ ； 水分％（質(zhì)量）≤ 5. 0 ； α－氨基酸 mg/100g≥ 150； 糖化力 wk≥ 250； 糖化時(shí)間 (min)≤ 10； 色度 EBC — 煮沸色度 EBC≤ ； 浸出物 %(質(zhì)量 )≥ ； 粗細(xì)粉差 %≤ 粘度 Mpa*s≤ 啤酒花和酒花制品 酒花對啤酒的質(zhì)量十分重要，它不僅賦予啤酒特殊的苦味，影響啤酒的口味 和香氣 ，能加 速麥 汁中高 分子蛋 白質(zhì) 的絮凝 ，能 提高啤 酒泡沫 的起泡性 和泡持 性，能 增加 麥汁和 啤酒的 生物 穩(wěn)定性 ，而 且有一 定的防 腐和澄清麥汁的能力。 啤酒廠 直接 使用酒 花的 比例越 來越 少，新 的酒 花制品 不斷 受到廠 家的歡迎 。 酒 花制品包括酒花粉末、顆粒酒花 等 。 顆粒酒 花與粉 末酒花 相比 ，體積 和質(zhì) 量減少 ，便于 運(yùn)輸 和儲藏 。 顆粒酒花 已成為 世界上 使用 最廣泛 的酒花 制品 ，其產(chǎn) 量已 占全部 酒花產(chǎn) 量的 50％以上 。 本設(shè)計(jì)采用顆粒酒花。 啤酒釀造用水 工廠用 水一 部分用 于釀 造啤 酒， 包括投 料用 水、 洗槽水 、啤 酒稀釋用水等，而大部分用于沖刷、清洗及冷卻系統(tǒng)用水。 啤酒含 量最多 的成 分是水 。水 中各種 離子 在一定 程度 上影響 酵母的生產(chǎn)和啤酒的質(zhì)量。 4 麥芽制備 麥芽制備工藝決定了麥芽品種和質(zhì)量，從而決定了啤酒的類型，麥芽的質(zhì)量將直接影響釀造工藝和成品 啤酒的質(zhì)量。 制麥的目的在于使大麥發(fā)芽，產(chǎn)生多種水解酶類。以便通過后續(xù)糖化，使大分子 淀粉 和蛋白 質(zhì)得以 分解 溶出。 而綠麥 芽經(jīng)過 烘干 將產(chǎn)生 必要的色，香，和風(fēng)味成分。 全制麥過程大體可分為原料分級，浸麥，發(fā)芽，干燥、除根等過程。 現(xiàn)代啤酒生產(chǎn)，工業(yè)化程 度越來越高，啤 酒工廠一般不自行生產(chǎn)麥芽 ，而是從專門的麥芽生產(chǎn)工廠購買所需麥芽，以達(dá)到降低生產(chǎn)成本的目的。 生 產(chǎn)工藝流程的選擇及論證 [4] 啤酒廠的生產(chǎn)工藝主要包括麥汁的制備和啤酒的發(fā)酵。 麥汁制造過程包括：原料的粉碎， 原料的糊化 ，糖化，糖化醪的過 濾，混合麥汁加酒花煮沸，麥汁處理（澄清，冷卻，通氧）等一系列物理學(xué)，化學(xué)，生物化學(xué)的加工過程。 麥芽與大米的粉碎 本設(shè)計(jì) 采用 麥芽 濕法粉 碎 ， 濕法 粉碎 全部操 作有 ：浸 漬→ 磨碎→ 勻漿→泵出。在 小時(shí)內(nèi)完成一批投料，根據(jù)日加工量，選擇適當(dāng)?shù)臋C(jī)器臺數(shù)。 大米采 用 對 輥 碎機(jī) 進(jìn)行干 法粉 碎，大 米的 粉碎度 越細(xì) 越好， 以增加原料與水的接觸面積，有利于大米的糊化和糖化。 糖化是 將麥芽 和輔 料中高 分子 物質(zhì)機(jī) 器分 解產(chǎn)物 （淀 粉，蛋 白質(zhì) ，植酸鹽，半纖維素等機(jī)器分 解中間產(chǎn)物，通 過麥芽中各種水解酶的作用 ，以及水和熱能的作用，使之分解并溶解于水，此過程稱作“糖化”。 糖化方法及設(shè)備 由于浸出糖化法要求使用溶解良好的麥芽，成本高，原料利用率低，且更適合釀造上面發(fā)酵啤酒，本設(shè)計(jì)不采用。而煮出法糖化法可以補(bǔ)救一些麥芽溶解不良的缺點(diǎn)，原料利用率高，糖化時(shí)間短，麥汁成份好，適合釀造傳統(tǒng)下面發(fā)酵啤酒。故本設(shè)計(jì)采用該法。 5 煮出糖化法，根據(jù)醪液煮沸的次數(shù)，常用的有一次、二次和三次煮出糖化法。 二次煮出糖化法：此法靈活性大，適于各種質(zhì)量的麥芽和 類型的啤酒，其操作較簡單，煮沸時(shí)間短，能耗較小，設(shè)備利用率高，生產(chǎn)周期短，成本低。故本設(shè)計(jì)才用此方法進(jìn)行糖化。 麥芽醪的過濾 糖化過程結(jié)束時(shí)，已基本完成了麥芽和輔料中高分子物質(zhì)的分解、萃取。因此，必須在短時(shí)間內(nèi)把麥汁和麥醪分離。此分離過程稱麥芽醪的過濾。 麥芽醪的過濾工藝基本要求：迅速和較徹底地分解可溶性浸出物，盡可能減少有害于啤酒風(fēng)味的麥殼多酚、色素、苦味物，以及麥芽中高分子蛋白質(zhì)、脂肪、脂肪酸、β 葡聚糖等物質(zhì)被萃取，盡可能獲得澄清透明的麥汁。 通過比較可知過濾槽法 對麥芽粉碎度要 求嚴(yán) 格，過濾、洗滌時(shí)間長，并且過濾速度慢， 因此在本設(shè)計(jì)中選用板框式壓濾機(jī)法。 麥汁的煮沸和酒花的添加 1. 麥汁煮沸的設(shè)備 分批式麥汁煮沸，在一個(gè)有加熱裝置的特殊容器中進(jìn)行，稱煮沸鍋。麥汁煮沸 鍋具有 多種形 式，本 設(shè)計(jì)選 用的是 列管式 內(nèi)加熱 器圓形 麥汁煮沸鍋。采 用列管 加熱， 管內(nèi)麥 汁受熱 上升， 在加熱 管上部 噴出， 底部麥汁不斷進(jìn)入加熱管，麥汁形成對流，省去動力和攪拌系統(tǒng)。 2. 麥汁煮沸方法 傳統(tǒng)煮 沸鍋均 采用 常壓煮 沸， 常壓煮 沸的 優(yōu)點(diǎn)有 工藝 成熟， 操作方便，維 修費(fèi)用 低。酒 花浸 出率高 ，所得 麥汁 質(zhì)量好 。故 本設(shè)計(jì) 采用該 方法。 3. 酒花的添加 酒花添 加量應(yīng) 依據(jù) 酒花質(zhì) 量（含 α 酸的量 ）， 消費(fèi)者 習(xí)慣 ，啤酒品種，濃度等不同而不同。淺色 啤酒苦味物值為 1540（ Bu）之間，一般 在此范圍內(nèi)選取一個(gè)固定值，生產(chǎn)時(shí)允許在固定值上波動177。 5 Bu。 酒花的添加方法，還是以傳統(tǒng)分 3～ 4 次添加法為 主。酒花添加分 三次完成，操作如下： 第一次：煮沸 5～ 15 分鐘后，添加總量的 5%～ 10%，主要作用是消除煮沸物得泡沫。第二次：煮沸 30～ 40 分鐘后，添加總量的 55%～ 60%，主要是萃取α 酸，并促進(jìn)異構(gòu)。第三次：煮沸后 80～ 85 分鐘，添加總 量的 30%～ 40%，主要是萃取酒花油，提高酒花香味。 麥汁的處理 從煮沸鍋放出的定型熱麥汁，進(jìn)入發(fā)酵以前還需要進(jìn)行一系列處理： 6 酒花糟 分離， 熱凝固 物分 離，冷 凝固物 分離 ，冷卻 ，充 氧等才 能成為 發(fā)酵麥汁 。近代 的啤酒 生產(chǎn) 大大縮 短了發(fā) 酵和 貯酒周 期， 發(fā)酵容 器也增 大到數(shù)百至上千立方米。 麥汁處 理應(yīng)適 用設(shè) 備的要 求不 同，流 程很 多，經(jīng) 比較 采用以 下流程對麥汁進(jìn)行處理： 煮 沸 鍋 →熱 麥 汁→ 泵→ 回 旋沉 淀 槽→ 薄 板冷 卻系 統(tǒng) →通 風(fēng) →發(fā) 酵 ↓ ↑ （酒花糟 +熱凝固物） （無菌空氣） 麥汁的充氧 1. 熱麥汁的氧化 麥汁在 高溫 之下接 觸氧 ，此 時(shí)氧 很少以 溶解 形式 存在， 而是 和麥汁中糖類 、蛋白 質(zhì)、酒 花樹 脂、多 酚等發(fā) 生氧 化反應(yīng) 。目 前我國 認(rèn)為從 麥芽粉加水投料至冷卻前，隔氧操作是關(guān)鍵措施。 2. 冷卻麥汁的充氧 麥汁冷 卻至 發(fā)酵接 種溫 度以 后， 即使與 氧接 觸， 氧化反 應(yīng)較 微弱，氧在麥 汁中呈 溶解狀 態(tài)， 是酵母 前期繁 殖必 須的。 麥汁 濃度增 加減少 飽和溶氧量。 3. 冷麥汁通風(fēng)方法 普通啤 酒發(fā) 酵采用 壓縮 空氣 通風(fēng) ，即 將 無菌 ，無 油的壓 縮空 氣在麥汁冷卻的輸送線路中，通過文丘里管或不銹鋼舌片混合器，肽管混合器，在線上充氧。 啤酒發(fā)酵 [7] 啤酒酵母 1. 啤酒酵母的 選擇 能使含糖液體自然發(fā)酵，生成二氧化碳和酒精，液面上形成“膜”，器底形成“沉淀”的生物，統(tǒng)稱為“酵母”。廣義上說，凡是單細(xì)胞、世代時(shí)間較長的低等真核生物，統(tǒng)稱為“酵母”。 本設(shè)計(jì) 采用 嘉士伯酵 母，該 酵母是漢 生氏從丹 麥嘉士 伯啤酒廠 分離培養(yǎng)出來。使用的酵母為嘉士伯一 號，細(xì)胞橢圓形 ，菌體大小為（ 7－ 10）（ 3－ 5）微米，發(fā)酵度高。 2. 啤 酒酵母的擴(kuò)大培養(yǎng) 啤酒酵 母純 正與否 ，對 啤酒 發(fā)酵 和啤酒 質(zhì)量 的影 響很大 。啤 酒工廠生產(chǎn)使 用的酵 母由保 存的 純種酵 母，經(jīng) 過擴(kuò) 大培養(yǎng) ，達(dá) 到一定 數(shù)量后 ，供生產(chǎn)現(xiàn)場使用。 7 啤酒發(fā)酵方法的選擇 啤酒發(fā)酵方法主要有以下幾種方式：傳統(tǒng)發(fā)酵，錐形罐發(fā)酵；連續(xù)發(fā)酵法，分批式發(fā)酵法；上面發(fā)酵法，下面發(fā)酵法；一罐發(fā)酵法，兩罐法發(fā)酵；本設(shè)計(jì)選用的是兩罐式發(fā)酵法。 啤酒發(fā)酵工藝 傳統(tǒng)式 分批 發(fā)酵， 每批 （一 鍋或 兩鍋） 定型 麥汁 ，經(jīng)過 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。 相應(yīng)的設(shè)備是：酵母添 加 器，前 發(fā)酵池 ，主 發(fā)酵池 ，后發(fā) 酵罐 和儲酒 罐。 各段發(fā) 酵均在 有絕熱維 護(hù)層， 并具有 室溫 調(diào)節(jié)裝 置的的 廠房 內(nèi)進(jìn)行 ，一 般分為 前發(fā)酵 室（ 78℃）主發(fā)酵室（ 67℃），后酵和儲酒室（ 20℃）等部分。 酵母的添加與回收 在麥汁進(jìn)行充氧同時(shí)添加酵母，為了使酵母均勻分布在發(fā)酵罐中，酵母應(yīng)在整個(gè)麥汁流入過程中均勻添加，接種量一般為（ ～ ）107 /mL 麥汁，即約 ～ 濃酵母泥 /h L 麥汁。 發(fā)酵設(shè)備的降溫控制 本設(shè)計(jì)采用的發(fā)酵設(shè)備為應(yīng) 用極為廣泛的露天錐形發(fā)酵罐，酵母在發(fā)酵過程中會產(chǎn)生熱量，為使發(fā)酵和后熟在設(shè)計(jì)的工藝溫度下進(jìn)行，必須進(jìn)行冷卻。因?yàn)榘l(fā)酵罐的夾套焊接要求也較高，故本設(shè)計(jì)采用間接冷卻方式。 啤酒生產(chǎn)副產(chǎn)物的利用