【正文】 啤酒生產(chǎn)用水主要包括加工水及洗滌，冷卻水兩大部分。加工用水中投料水，洗糟水，啤酒稀釋用水直接參與啤酒釀造，是啤酒重要原料之一，在習(xí)慣上稱作釀造水。啤酒釀造水的性質(zhì)，重要取決于水中溶解鹽類的種類和含量，水的生物學(xué)純凈度及氣味，釀造水對(duì)啤酒生產(chǎn)全過(guò)程將產(chǎn)生很大的影響，如糖化時(shí)水解酶是活性和穩(wěn)定性，酶促反應(yīng)的速度，麥芽的酒花在不同含鹽水中溶解度的差別，鹽和蛋白質(zhì)及酚類物質(zhì)的絮凝成點(diǎn)，酵母生長(zhǎng)，發(fā)酵風(fēng)味物質(zhì)的形成等，最終還將影響到啤酒的風(fēng)味物質(zhì)和穩(wěn)定性。大自然的天然水源分為如下幾種：雨水，雪水，地表水，地下水，冰水，海水。 水中無(wú)機(jī)離子對(duì)啤酒釀造的影響1. 水中的碳酸鹽和重碳酸鹽有降酸作用：HCO3+H+→H2O+CO2大麥籽粒中存在復(fù)合磷酸鹽，發(fā)芽中受到磷酸酯酶的降解，形成游離的H2PO4_,由于H2PO4在K2的作用下分解為H+，它使麥芽醪呈偏酸性，水中重碳酸鹽的降酸作用，使麥芽醪PH升高，引起一系列的工藝缺點(diǎn)：（1）造成過(guò)濾減慢，收得率下降。（2）啤酒色澤和澀味增加。（3）啤酒的穩(wěn)定性降低。（4）改變酒花的苦味，使啤酒苦味粗糙。，鎂離子的增酸作用：3Ca+2HPO4→Ca(PO4)2+2H+。 在啤酒糖化時(shí)，Ca2+含量在每升40到70毫克，能保持淀粉液化酶的耐熱性。麥汁含Ca2+在每升80到100毫克時(shí)，可促進(jìn)麥汁煮沸時(shí)形成單寧—蛋白質(zhì)—鈣的復(fù)合物，促進(jìn)熱凝固物蛋白質(zhì)的絮凝。Mg2+在麥芽中含量約為130mg/—15mg/L的Mg2+已經(jīng)足夠，不宜超過(guò)80mg/L。+,，會(huì)對(duì)啤酒質(zhì)量造成損害，使啤酒泡沫不潔白，加速啤酒的氧化渾濁。Mn2+對(duì)啤酒的影響與二價(jià)鐵離子相似。+ ,K+常常在50—100:300—，不柔和。，它能賦予啤酒豐滿的酒體，爽口，柔和的風(fēng)味。釀造水中含有20—60mg/L的Cl是必須的。 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(guò)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(guò)烘干將產(chǎn)生必要的色，香，和風(fēng)味成分。 全制麥過(guò)程大體可分為原料分級(jí)，浸麥，發(fā)芽，干燥、除根等過(guò)程。 現(xiàn)代啤酒生產(chǎn)，工業(yè)化程度越來(lái)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(gòu)買所需麥芽，以達(dá)到降低生產(chǎn)成本的目的。 麥芽汁制備工藝麥汁制造過(guò)程包括：原料的粉碎，原料的糊化，糖化，糖化醪的過(guò)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(guò)程。麥汁制造的工藝要求：1. 原料中有效成分得到最大限度的萃?。? 2. 原料中無(wú)用和有害的成分溶解最少 3. 制成麥汁的有機(jī)或無(wú)機(jī)組分的數(shù)量和配比應(yīng)符合淡色啤酒的品種和類型的要求4. 保證上述三點(diǎn)原則的前提下，縮短生產(chǎn)時(shí)間，節(jié)省工時(shí)，節(jié)能是本車間的要求。 麥芽與大米的粉碎 在啤酒生產(chǎn)中，不單要考慮物料粉碎操作的經(jīng)濟(jì)性，更應(yīng)該考慮啤酒釀造的特殊要求：（1）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，影響啤酒風(fēng)味。（2）皮殼和原料物質(zhì)中不容性物質(zhì)粉碎過(guò)細(xì)，會(huì)增加過(guò)濾阻力。影響過(guò)濾操作。（3）淀粉等儲(chǔ)藏物質(zhì)的粉碎細(xì)度，不但影響酶促反應(yīng)速率，也影響到反應(yīng)深度即影響到麥汁組成。麥芽粉碎的方法主要有：干法粉碎，濕法粉碎，回潮干法粉碎，以及連續(xù)調(diào)濕粉碎。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。，根據(jù)日加工量，選擇適當(dāng)?shù)臋C(jī)器臺(tái)數(shù)。粉碎過(guò)程應(yīng)盡量縮短麥芽在機(jī)器內(nèi)的停留時(shí)間，以防止受到污染。濕法粉碎麥芽皮殼充分吸水變軟，粉碎時(shí)皮殼不易磨碎胚乳帶水研磨均勻，糖化速度快。濕法粉碎可提高過(guò)濾速度20%25%或提高投料量，麥糟層厚度可達(dá)500600mm , 但不影響過(guò)濾。大米采用對(duì)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。 糖化原理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(guò)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(guò)程稱作“糖化”。溶解于水的各種干物質(zhì)稱作“浸出物”，而構(gòu)成的澄清液稱作“麥芽汁”或“麥汁”。麥汁中浸出物的含量和原料中干物質(zhì)的比稱“無(wú)水浸出率”。糖化中的工藝控制，主要通過(guò)下列環(huán)節(jié)來(lái)進(jìn)行：（1）麥芽的質(zhì)量，輔料的種類及其配料比。（2）麥芽及非發(fā)芽谷物的粉碎度。（3）控制麥芽中各種水解酶的作用條件，如（溫度，PH，底物濃度，作用時(shí)間）。（4）加熱溫度和時(shí)間。（5）需通過(guò)外加酶制劑、酸、無(wú)機(jī)鹽進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。 糖化方法及設(shè)備糖化方法可分為以下幾類：1. 煮出糖化法：煮出糖化法麥芽醪利用酶的生化作用和熱力的物理作用，使有效成分分解和溶解，通過(guò)部分麥芽醪的熱煮沸，并醪，使醪液逐步梯級(jí)升溫至糖化完畢。部分麥芽被幾次煮沸即幾次煮出法。2. 浸出糖化法：浸出糖化法是指麥芽醪利用酶的生化作用，用不斷加熱或冷卻調(diào)節(jié)醪液的溫度，使糖化完成，麥芽醪未經(jīng)煮沸。3. 其他糖化法：其他糖化法都由以上兩種方法演變而來(lái)，以上兩種方法用于最初的純麥芽的糖化，當(dāng)采用不發(fā)芽谷物作為輔料，進(jìn)行糖化時(shí)必須先進(jìn)行預(yù)輔料的預(yù)處理即糊化和液化。這就是復(fù)式糖化法。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。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(jiǎn)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(guò)濾糖化結(jié)束時(shí)，麥芽的輔助中的高分子物質(zhì)的分解和萃取基本完成。因此，必須在短時(shí)間內(nèi)把麥汁和麥醪分離。此分離過(guò)程稱麥芽醪的過(guò)濾。 麥芽醪的過(guò)濾過(guò)程包括如下三個(gè)過(guò)程：（1） 殘留在糖化醪中的耐熱性的α淀粉酶，將少量的高分子糊精進(jìn)一步液化，使之全部轉(zhuǎn)變成無(wú)色糊精或糖類，提高原料浸出物收得率。（2） 從麥芽醪中分離出“頭號(hào)麥汁”。（3）用熱水洗滌麥糟，洗出麥糟中的可溶性浸出物，得到“二濾、三濾”麥汁。此操作要求為:用時(shí)盡量短,防止麥芽皮殼成分的溶解。 過(guò)濾方法的選擇1. 過(guò)濾槽法過(guò)濾槽是最古老的方法，也是至今采用最普遍的方法，它是以過(guò)濾篩板和麥糟構(gòu)成過(guò)濾介質(zhì)。2. 壓濾機(jī)法板框式壓濾機(jī)是由容納糖化醪的框和分離麥汁的濾布及收集麥汁的濾板各若干組組成過(guò)濾原件，再配以頂板、支架、壓緊螺桿或液壓系統(tǒng)組成。通過(guò)比較可知過(guò)濾槽法對(duì)麥芽粉碎度要求嚴(yán)格，過(guò)濾、洗滌時(shí)間長(zhǎng)，并且過(guò)濾速度慢，因此在本設(shè)計(jì)中選用板框式壓濾機(jī)。 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(duì)流，省去動(dòng)力和攪拌系統(tǒng)。2. 麥汁煮沸方法本設(shè)計(jì)采用采用傳統(tǒng)的煮沸方法。3. 酒花的添加方法 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：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，因此，對(duì)麥汁處理要求是：1. 對(duì)能引起啤酒非生物渾濁的冷，熱凝固物盡可能給予足夠的分離2. 麥汁處于高溫時(shí)盡可能減少空氣接觸，防止氧化。麥汁冷卻后，在發(fā)酵前，根據(jù)進(jìn)罐時(shí)間，必須補(bǔ)充適量空氣，供酵母前期呼吸。3. 麥汁處理各工序中，嚴(yán)格杜絕有害微生物的污染。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(duì)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(wú)菌空氣） 1. 酒花分離使用酒花球果，并加入到煮沸鍋的工藝，在煮沸結(jié)束后應(yīng)盡快分離出酒花糟。我國(guó)廣泛使用帶篩孔的酒花分離器。2. 熱凝固物的分離本設(shè)計(jì)中采用回旋沉淀槽沉淀法分離熱凝固物，利用麥汁離心力分離實(shí)現(xiàn)分離。3. 冷凝固物分離冷凝固物是分離熱凝固物后澄清的麥汁，在冷卻到50℃以下，隨著冷卻進(jìn)行，麥汁重新析出的渾濁物質(zhì)，并在25℃左右析出最多。若把此麥汁重新加熱到60℃以上，麥汁又恢復(fù)澄清透明，因此，這是可逆的。 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)等發(fā)生氧化反應(yīng)。麥汁在高溫下應(yīng)該接觸空氣和應(yīng)該嚴(yán)格禁止接觸空氣，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)。麥汁濃度增加減少飽和溶氧量。充氧操作為：麥汁溫度降至6℃以下，空氣通風(fēng)，10176。3. 冷麥汁通風(fēng)方法若采用純氧，溶氧將達(dá)到40ml/L以上。一般只有快速發(fā)酵法生產(chǎn)啤酒時(shí)采用純氧，普通啤酒發(fā)酵采用壓縮空氣通風(fēng)，即將無(wú)菌，無(wú)油的壓縮空氣在麥汁冷卻的輸送線路中，通過(guò)文丘里管或不銹鋼舌片混合器，肽管混合器，在線上充氧。本設(shè)計(jì)選用文丘里管。此外麥汁應(yīng)采取分批進(jìn)罐，冷麥汁通風(fēng)時(shí)間，宜早不宜晚，最后12批進(jìn)罐麥汁不再通風(fēng)。 啤酒發(fā)酵 啤酒酵母1. 啤酒酵母的分類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(shuō)，凡是單細(xì)胞、世代時(shí)間較長(zhǎng)的低等真核生物，統(tǒng)稱為“酵母”。酵母的分類：：發(fā)酵度高，：發(fā)酵度低，凝集性強(qiáng)，：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. 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于發(fā)酵的可能，影響發(fā)酵速率和發(fā)酵度，影響啤酒過(guò)濾方法的啤酒風(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。3. 啤酒酵母的擴(kuò)大培養(yǎng) 啤酒酵母純正與否，對(duì)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(guò)擴(kuò)大培養(yǎng)，達(dá)到一定數(shù)量后，供生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)使用。每個(gè)啤酒廠都應(yīng)保存適合本廠使用的純種酵母，以保證生產(chǎn)的啤酒具有穩(wěn)定的風(fēng)格和特性。啤酒酵母擴(kuò)大培養(yǎng)的順序如下：斜面試管（原菌種）→富氏瓶或試管培養(yǎng)→巴氏瓶或三角瓶培養(yǎng)→卡氏罐培養(yǎng)→漢生罐培養(yǎng)→酵母擴(kuò)大培養(yǎng)罐→酵母繁殖罐→發(fā)酵罐。以上從斜面試管到卡氏罐培養(yǎng)為實(shí)驗(yàn)室擴(kuò)大培養(yǎng)階段；漢生罐以后為生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)擴(kuò)大培養(yǎng)階段。4. 接種量表11 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～ 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。以下就這幾種發(fā)酵方法進(jìn)行分析和比較來(lái)進(jìn)行取舍。連續(xù)發(fā)酵主要有多罐式連續(xù)發(fā)酵和塔式連續(xù)發(fā)酵，這種連續(xù)發(fā)酵系統(tǒng)都可大大縮短發(fā)酵周期，提高設(shè)備利用率，降低了投資，減少了酒損，降低了蒸汽、勞動(dòng)力和洗刷費(fèi)用，提高了酒花利用率，且產(chǎn)生的成品啤酒質(zhì)量穩(wěn)定。但是這幾種連續(xù)體系也各有不足：多罐式系統(tǒng)需攪拌，動(dòng)力消耗大。塔式系統(tǒng)對(duì)酵母要求高，使用的酵母不僅要求發(fā)酵度高，而且要求凝聚性強(qiáng)。并且塔式觀造價(jià)高，不利于小規(guī)模生產(chǎn)。更重要的是，連續(xù)發(fā)酵法啤酒從風(fēng)味上品評(píng)與間歇法啤酒差別大，難以被消費(fèi)者接受。八十年代后，錐形罐發(fā)酵取代了傳統(tǒng)發(fā)酵，生產(chǎn)周期得到了縮短，而連續(xù)發(fā)酵由于污染和風(fēng)味（特別是雙乙酰）控制的困難逐步停止了使用。從實(shí)際情況出發(fā)，故本設(shè)計(jì)不采用此法。傳統(tǒng)的下面發(fā)酵法，主發(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)。室溫保持5～6℃；采用開(kāi)放式或密閉式、圓形或方形的主發(fā)酵容器。后發(fā)酵則設(shè)置在單獨(dú)的貯酒室內(nèi)，采用金屬或木制的貯酒罐，作后發(fā)酵和貯酒用。貯酒室溫保持在O～l℃。下面發(fā)酵的工藝特點(diǎn)是：（1） 采用下面酵母，主發(fā)酵溫度比較低，發(fā)酵進(jìn)程比較緩慢，發(fā)酵的代謝副產(chǎn)物相對(duì)較少。主發(fā)酵完畢后，大部分酵母沉降發(fā)酵容器底部。（2） 下面發(fā)酵啤酒的后發(fā)酵和貯酒期比較長(zhǎng)，酒液澄清良好。C02飽和穩(wěn)定，酒的泡沫細(xì)微，風(fēng)味柔和，保存期較長(zhǎng)。啤酒發(fā)酵系以上面發(fā)酵為起源，而后由于選用的純粹培養(yǎng)酵母不同，劃分為上面發(fā)酵與下面發(fā)酵兩種啤酒發(fā)酵類型。上面發(fā)酵在發(fā)酵外觀、技術(shù)操作和發(fā)酵設(shè)備方面與下面發(fā)酵有所不同，但兩者的發(fā)酵機(jī)理是一致的。上面發(fā)酵工藝的特點(diǎn)（1） 上面發(fā)酵系采用上面酵母，是在較高的溫度(15～20℃)下進(jìn)行的。酵母起發(fā)快，接種量可以減少，形成的酵母新細(xì)胞較多。發(fā)酵終了，大部分酵母浮在液面，酵母回收工作雖較下面發(fā)酵復(fù)雜，但酵母使用代數(shù)遠(yuǎn)較下面發(fā)酵為多，長(zhǎng)久沒(méi)有衰退現(xiàn)象。（2） 上面發(fā)酵的麥汁接種溫度為13～16℃，比較高。發(fā)酵2～3天，當(dāng)酵母升至液面時(shí)，為發(fā)酵旺盛階段，此時(shí)應(yīng)開(kāi)始降低液溫，可采用12～14℃冷水冷卻，并在酵母形成泡蓋時(shí)立即撤去，發(fā)酵4～6天即行結(jié)束。（3） 發(fā)酵結(jié)束后，酵母成緊密的一層浮在液面上，厚為3～4cm。