【正文】 發(fā)酵車間一、實(shí)習(xí)目的：（1） 了解設(shè)備原理、生產(chǎn)管理及質(zhì)量管理方面的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)及制度。（2） 了解安全生產(chǎn)、文明生產(chǎn)的經(jīng)驗(yàn)及措施。 ，并繪制工藝流程圖。 （1）啤酒酵母的種類、評(píng)估及篩選方法。 （2）啤酒酵母的擴(kuò)大培養(yǎng)方法。 （3）酵母的添加方法及設(shè)備，發(fā)酵機(jī)理及方法。 （4）繪制發(fā)酵工藝曲線，并掌握關(guān)鍵點(diǎn)控制（酵母的添加數(shù)量、發(fā)酵溫度、雙乙酰還原控制、酵母排放時(shí)機(jī)、酵母濃度、二氧化碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)等）。 （5）工藝設(shè)備（測(cè)量占地面積及安裝尺寸）。 （6）編寫設(shè)備選用表，繪制廠間設(shè)備平面布置圖。 ，了解發(fā)酵車間常規(guī)環(huán)保所達(dá)指標(biāo)。二、部門概況發(fā)酵車間是啤酒釀造的關(guān)鍵車間。啤酒是由麥芽汁經(jīng)啤酒酵母發(fā)酵釀造而來(lái)的，發(fā)酵的過(guò)程就是酵母利用麥芽汁的營(yíng)養(yǎng)成分，代謝產(chǎn)生酒精、CO風(fēng)味物質(zhì)等發(fā)酵產(chǎn)物的過(guò)程。發(fā)酵車間包括酵母的擴(kuò)培、主酵和貯酒。麥汁經(jīng)啤酒酵母菌的主發(fā)酵以后，成為尚未成熟的嫩啤酒，接著再經(jīng)一段時(shí)間的低溫貯藏、陳釀，令其后熟，即可經(jīng)過(guò)濾后灌裝出廠。發(fā)酵車間包括：酵母的擴(kuò)培室、發(fā)酵罐、貯酒罐、酵母貯罐、高濃稀釋機(jī)等設(shè)備。全套發(fā)酵系統(tǒng)共有大型發(fā)酵缸20個(gè)，發(fā)酵能力4500千升/月。主要特點(diǎn)：采用微機(jī)全過(guò)程監(jiān)控，酵母在線自動(dòng)添加，高效冷媒速冷，隔氧過(guò)濾系統(tǒng)，保障風(fēng)味純正，保證發(fā)酵過(guò)程無(wú)雜菌釀造，啤酒口感柔和爽口，酒香清純，口味一致性好。低溫長(zhǎng)時(shí)間發(fā)酵法：青島啤酒始終堅(jiān)持使用低溫長(zhǎng)時(shí)間發(fā)酵工藝及深度冷藏技術(shù)，酒齡在28天以上，口感特別柔順香醇。獨(dú)特的青島酵母：啤酒是由麥芽汁經(jīng)啤酒酵母發(fā)酵釀造而成的，不同的釀造者，由于采用了不同的酵母菌株，生產(chǎn)出不同特點(diǎn)的啤酒。青島啤酒是用經(jīng)百年優(yōu)育，性能卓越的青島酵母，低溫長(zhǎng)時(shí)間精釀而成，口感特別柔順協(xié)調(diào)，香氣卓爾不凡。三、 生產(chǎn)設(shè)備 設(shè)備清單：設(shè)備數(shù)量(個(gè))設(shè)備數(shù)量(個(gè))設(shè)備數(shù)量（個(gè)）漢生罐1擴(kuò)大罐1發(fā)酵罐B區(qū)6A區(qū)14無(wú)菌水罐2酵母儲(chǔ)罐3清酒罐5消毒液罐2CIP清洗系統(tǒng)1堿罐2高濃度稀釋機(jī)1板框過(guò)濾機(jī)1脫氧水罐1設(shè)備型號(hào)及測(cè)量（由于測(cè)量工具及自身測(cè)量方法水平有限，所以結(jié)果存在一定偏差，數(shù)據(jù)僅供參考）如下：1）薄板換熱器型號(hào)：BR4JS110 編號(hào)：971932 設(shè)計(jì)壓力： 設(shè)計(jì)溫度：120℃ 公稱換熱面積：110㎡ 試驗(yàn)壓力： 重量：2488kg測(cè)量結(jié)果： 總的占地面積=*（占地計(jì)算加上外框面積）2）B區(qū)①露天大罐 型號(hào)：180m3/200 m3 編號(hào)：14610002 V全=200 m3 V有=180 m3 直徑Φ= 占地面積=*②清酒罐：h=8m 上封頭h= 直徑Φ=③無(wú)菌水制備系統(tǒng)：整體占地面積=* ：高h(yuǎn)= 直徑Φ= （碳濾）：運(yùn)行重量:24300kg 流速：10m/h 編號(hào)：0209120 原水工作壓力≤ 高h(yuǎn)= 直徑Φ= （沙濾缸）：編號(hào)：020919 運(yùn)行重量：24300kg 流速：10 m/h 原水工作壓力≤ 高h(yuǎn)= 直徑Φ=3）CIP清洗系統(tǒng)占地面積=* 罐直徑Φ= ①硅藻土過(guò)濾機(jī)：占地面積=* 高h(yuǎn)= 型號(hào)：20 m3 編號(hào)：14801001 ②高濃稀釋機(jī)：型號(hào)：ALD(107/h) 編號(hào)：1462001 ③前緩沖罐：周長(zhǎng)C= 高h(yuǎn)=4）C區(qū) 120 m3發(fā)酵罐：型號(hào)120 m3 編號(hào)14010003 周長(zhǎng)C= 高h(yuǎn)= 上封頭高= 啤酒大型發(fā)酵罐發(fā)酵（1）圓筒體錐底發(fā)酵罐發(fā)酵發(fā)酵方法分類：?jiǎn)喂薨l(fā)酵：前發(fā)酵、主發(fā)酵、后發(fā)酵、貯酒全部在一個(gè)罐完成；兩罐發(fā)酵。設(shè)備結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：① 設(shè)備的外性特點(diǎn)：外筒體蝶形或拱形蓋，錐形體底② 罐材料：均采用碳鋼加涂料或不銹鋼兩種材料制成③ 冷卻夾套：國(guó)內(nèi)大多用低溫低壓，液態(tài)冷媒在半圓管、弧形管的夾套，或米勒板式夾套內(nèi)流動(dòng)換熱④ 隔熱層和防護(hù)層：絕熱層材料應(yīng)具有導(dǎo)熱系數(shù)低、體積質(zhì)量低、吸水少、不易燃等特性⑤ 罐主要附件：溫度傳感器，取樣閥等（3） 圓筒錐底發(fā)酵罐的優(yōu)點(diǎn) ①加速發(fā)酵：麥汁和酵母對(duì)流獲得強(qiáng)化，因而加速發(fā)酵②廠房投資節(jié)省③冷耗節(jié)?。褐苯永鋮s發(fā)酵罐和酒液，而且冷卻介質(zhì)在強(qiáng)制循環(huán)下，傳熱系數(shù)高④發(fā)酵罐的清洗和消毒實(shí)現(xiàn)自動(dòng)程序化四、 發(fā)酵車間工藝流程 發(fā)酵：發(fā)酵罐 高濃稀釋機(jī)+脫氧水（脫氧水和啤酒混合） 前緩沖罐（調(diào)節(jié)硅藻土過(guò)濾機(jī)的流速） 硅藻土過(guò)濾機(jī) 清酒罐 灌裝 水處理： 原水砂慮罐碳慮罐5u保氨過(guò)慮中間小碟高壓泵反滲透膜糖化稀釋水罐17%純水高濃度稀釋:CO2蒸發(fā)器無(wú)水碳酸鈉高錳酸鉀活性碳水箱平衡罐混合液充填CO2(啤酒+脫氧水)脫氧水碳酸化二級(jí)脫氧(制脫氧水) 車間工藝總流程： 冷麥汁 無(wú)菌壓縮空氣 麥汁充氧 酵母培養(yǎng)系統(tǒng) 酵母添加裝置 浮選罐 冷媒 CO2 回收間 CO2 露天發(fā)酵缸 酵母貯存間 冷媒 硅藻土過(guò)濾機(jī) 啤酒捕集過(guò)濾器 冷媒 清酒罐 冷媒 包裝五、發(fā)酵機(jī)理 啤酒的生產(chǎn)是依靠純種啤酒酵母利用麥芽汁中的糖、氨基酸等可發(fā)酵性物質(zhì)通過(guò)一系列的生物化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生乙醇、二氧化碳及其他代謝副產(chǎn)物，從而得到具有獨(dú)特風(fēng)味的低度飲料酒。啤酒發(fā)酵過(guò)程中主要涉及糖類和含氮物質(zhì)的轉(zhuǎn)化以及啤酒風(fēng)味物質(zhì)的形成等有關(guān)基本理論。 冷麥汁接種啤酒酵母后，發(fā)酵即開(kāi)始進(jìn)行。啤酒發(fā)酵是在啤酒酵母體內(nèi)所含的一系列酶類的作用下，以麥汁所含的可發(fā)酵性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)為底物而進(jìn)行的一系列生物化學(xué)反應(yīng)。通過(guò)新陳代謝最終得到一定量的酵母菌體和乙醇、CO2以及少量的代謝副產(chǎn)物如高級(jí)醇、酯類、連二酮類、醛類、酸類和含硫化合物等發(fā)酵產(chǎn)物。這些發(fā)酵產(chǎn)物影響到啤酒的風(fēng)味、泡沫性能、色澤、非生物穩(wěn)定性等理化指標(biāo)，并形成了啤酒的典型性。 啤酒發(fā)酵分主發(fā)酵（旺盛發(fā)酵）和后熟兩個(gè)階段。在主發(fā)酵階段，進(jìn)行酵母的適當(dāng)繁殖和大部分可發(fā)酵性糖的分解，同時(shí)形成主要的代謝產(chǎn)物乙醇和高級(jí)醇、醛類、雙乙酰及其前驅(qū)物質(zhì)等代謝副產(chǎn)物。后熟階段主要進(jìn)行雙乙酰的還原使酒成熟、完成殘?zhí)堑睦^續(xù)發(fā)酵和CO2的飽和，使啤酒口味清爽，并促進(jìn)了啤酒的澄清和成熟。(一) 發(fā)酵主產(chǎn)物乙醇的合成途徑 麥汁中可發(fā)酵性糖主要是麥芽糖，還有少量的葡萄糖、果糖、蔗糖、麥芽三糖等。單糖可直接被酵母吸收而轉(zhuǎn)化為乙醇，寡糖則需要分解為單糖后才能被發(fā)酵。由麥芽糖生物合成乙醇的生物途徑如下： 總反應(yīng)式 1/2C12H22O12+1/2H2O→C6H12O6+2ADP+2Pi→2C2H5OH+2CO2+2ATP+ 麥芽糖 葡萄糖 乙醇 。實(shí)際上，只有96%的糖發(fā)酵為乙醇和CO2，%生成其它代謝副產(chǎn)物，%用于合成菌體。 發(fā)酵過(guò)程是糖的分解代謝過(guò)程，是放能反應(yīng)。，其中有61mol以ATP的形式貯存下來(lái)，其余以熱的形式釋放出來(lái)，因此發(fā)酵過(guò)程中必須及時(shí)冷卻，避免發(fā)酵溫度過(guò)高。 葡萄糖的乙醇發(fā)酵過(guò)程共有12步生物化學(xué)反應(yīng)，具體可分為4個(gè)階段：第一階段：葡萄糖磷酸化生成己糖磷酸酯第二階段：磷酸已糖分裂為兩個(gè)磷酸丙酮 第三階段：3磷酸甘油醛生成丙酮酸 第四階段：丙酮酸生成乙醇 （二）發(fā)酵過(guò)程的物質(zhì)變化 1．糖類的發(fā)酵 麥芽汁中糖類成分占90%左右，其中葡萄糖、果糖、蔗糖、麥芽糖、麥芽三糖和棉子糖等稱為可發(fā)酵性糖，為啤酒酵母的主要碳素營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。麥芽汁中麥芽四糖以上的寡糖、戊糖、異麥芽糖等不能被酵母利用稱為非發(fā)酵性糖。啤酒酵母對(duì)糖的發(fā)酵順序?yàn)椋浩咸烟枪钦崽躯溠刻躯溠咳?。葡萄糖、果糖可以直接透過(guò)酵母細(xì)胞壁，并受到磷酸化酶作用而被磷酸化。蔗糖要被酵母產(chǎn)生的轉(zhuǎn)化酶水解為葡萄糖和果糖后才能進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)。麥芽糖和麥芽三糖要通過(guò)麥芽糖滲透酶和麥芽三糖滲透酶的作用輸送到酵母體內(nèi)，再經(jīng)過(guò)水解才能被利用。%～% 以上時(shí)，葡萄糖就會(huì)抑制酵母分泌麥芽糖滲透酶，從而抑制麥芽糖的發(fā)酵，%以下時(shí)抑制才被解除，麥芽糖才開(kāi)始發(fā)酵。此外，麥芽三糖滲透酶也受到麥芽糖的阻遏作用，麥芽糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)在1%以上時(shí)，麥芽三糖也不能發(fā)酵。不同菌種分泌麥芽三糖滲透酶的能力不同，在同樣麥芽汁和發(fā)酵條件下發(fā)酵度也不相同。 啤酒酵母在含一定溶解氧的冷麥汁中進(jìn)行以下兩種代謝，總反應(yīng)式如下： 有氧下 C6H12O6+6O2+38ADP+38Pi→6H2O+6CO2+38ATP+281kJ 無(wú)氧下 1/2C12H22O12+1/2H2O→C6H12O6+2ADP+2Pi→2C2H5OH+2CO2+2ATP+ 啤酒酵母對(duì)糖的發(fā)酵都是通過(guò)EMP途徑生成丙酮酸后，進(jìn)入有氧TCA循環(huán)或無(wú)氧分解途徑。酵母在有氧下經(jīng)過(guò)TCA循環(huán)可以獲得更多的生物能，此時(shí)無(wú)氧發(fā)酵被抑制，稱為巴斯德效應(yīng)。但在葡萄糖（含果糖）%～%以上時(shí)，氧的存在并不能抑制發(fā)酵，而有氧呼吸卻受大抑制，稱反巴斯德效應(yīng)。實(shí)際酵母接入麥汁后主要進(jìn)行的是無(wú)氧酵解途徑（發(fā)酵），少量為有氧呼吸代謝。 2．含氮物質(zhì)的轉(zhuǎn)化 麥芽汁中的α氨基氮含量和氨基酸組成對(duì)酵母和啤酒發(fā)酵有重要影響，酵母的生長(zhǎng)和繁殖需要吸收麥汁中的氨基酸、短肽、氨、嘌呤、嘧啶等可同化性含氮物質(zhì)。啤酒酵母接入冷麥汁后，在有