【正文】 beer filtration. It’s elements include the material balance, heat balance, coldconsumption balance, water balance and equipment selection, calculation and focus on equipment selection and calculation. The design drawings, including floor planning and elevations of the fermentation workshop and focus device assembly drawing (fermentor). KEY WORDS: beer,fermentation,fermentor,process calculation 四川理工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) I 目 錄 摘 要 ....................................................... Ⅰ 前 言 ........................................................ 1 第一章 啤酒工藝選 擇與論證 ................................ 3 啤酒原料 .............................................. 4 大麥 ............................................ 4 啤酒糖化的其他原料 ............................. 7 啤酒花和酒花制品 ............................... 7 麥芽汁制備工 藝 ...................................... 10 麥芽與大米的粉碎 .............................. 11 糖化原理 ...................................... 12 糖化方法及設(shè)備 ................................ 14 麥芽醪的過濾 .................................. 15 麥汁的處理 .................................... 18 麥汁的充氧 .................................... 20 浸出得率和原料利用率 ........................... 20 最終麥汁質(zhì)量 ................................... 21 啤酒發(fā)酵 ............................................ 21 啤酒酵母 ...................................... 21 啤酒發(fā)酵機(jī)理 ................................... 22 啤酒發(fā)酵方法的選擇 ............................ 22 啤酒發(fā)酵工藝 .................................. 24 酵母的添加與回收 .............................. 27 發(fā)酵設(shè)備的降溫控制 ............................ 28 第二章 工藝計(jì)算 ............................................. 31 物料衡算 ................................................ 31 物料衡算的意義 ................................ 31 物料衡算基礎(chǔ)數(shù)據(jù) .............................. 31 100 ㎏原料生產(chǎn) 8176。本設(shè)計(jì)對(duì)啤酒生產(chǎn)線工藝設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵部分 —原料的糊化、糖化、麥汁過濾、煮沸、發(fā)酵、啤酒過濾進(jìn)行了工藝論述和選擇。 ，發(fā)酵車間帶控制點(diǎn)流 程圖和全場(chǎng)工藝流程方塊圖。 、步驟和全過程，充分發(fā)揮個(gè)人的主動(dòng)性和創(chuàng)造性以完成畢業(yè)環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)任務(wù)。） 啤酒發(fā)展現(xiàn)狀及分析： 隨著中國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展 ，人們生活水平的提高，啤酒作為含酒精量最低的飲料酒 ,由于其營養(yǎng)豐富且價(jià)廉物美已受到越來越多消費(fèi)者的喜愛，已經(jīng)逐步成為人們大眾最喜愛的飲料之一。從 1903 年啤酒進(jìn)入中國市場(chǎng)到今天，我國啤酒產(chǎn)量逐年增加，已成為世界啤酒產(chǎn)量最大的國家，由此可見啤酒在我國的發(fā)展速度之迅猛。 二、設(shè)計(jì)（論文研究）思路及工作方法 ，了解啤酒現(xiàn)階段的生產(chǎn)技術(shù)，獲取相關(guān)工藝參數(shù)，對(duì)啤酒廠的設(shè)計(jì)進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)論證及工藝參數(shù)的選擇。 三、設(shè)計(jì)（論文研究）任務(wù)完成的階段內(nèi)容及時(shí)間安排。設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括物料衡算，熱量衡算，冷耗衡算，水衡算和設(shè)備選型的計(jì)算及重點(diǎn)設(shè)備選型及計(jì)算。P 啤酒的物料 衡算 .............. 31 生產(chǎn) 100L 8176。啤酒是 以麥芽 （包括 特種 麥芽） 為主要 原料 ，以大 米或 其它谷 物為輔 助原料， 經(jīng)麥芽 汁的制 備， 加酒花 煮沸， 并經(jīng) 酵母發(fā) 酵配 制而成 的，是 一種含有 二氧化 碳、起 泡的 、低酒 精度的 飲料 酒。 1900 年俄國人在哈爾濱市首先建立了烏盧布列希夫斯基啤酒廠；但一直到 1935 這期間 生產(chǎn)技術(shù)掌握在外國人手中 ，生產(chǎn)原料麥芽和酒花都依靠進(jìn)口。中國 的啤酒于 1954 年開始進(jìn)入 國際市場(chǎng)，當(dāng)時(shí)出口僅 ML，到 1980 年已猛增到 26ML。 20202020 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 %。中國啤酒行業(yè)的發(fā)展路徑與世 界啤酒 的發(fā)展 路徑 基本一 致，也 就是 從發(fā)達(dá) 地區(qū) 向不發(fā) 達(dá)地區(qū) 過渡。 此外我 國農(nóng)業(yè) 處于 世界先 列， 農(nóng)作物 產(chǎn)量 位 居世 界第 一，大 麥等啤原料在 國內(nèi)許 多地區(qū) 都有 種植， 且產(chǎn)量 巨大 ，客觀 上發(fā) 展啤酒 工業(yè)的 條件比較成熟。 二棱大 麥?zhǔn)橇?棱大 麥的 變種， 麥穗 上只有 兩行 籽粒， 粒子 均勻飽 滿且整齊。 （ 2） 淀粉 大麥的淀粉含量占其干物質(zhì)的 58%65%,大部分是作為貯藏物質(zhì)存在的。淀粉粒中大約有 97%的化學(xué)純淀粉，%%的含氮化合物， %的無機(jī)鹽， %的高 級(jí)脂肪酸。 （ 3） 纖維素 纖維素占大麥干物質(zhì)質(zhì)量的 %%，主要存在于谷皮中，微量存在于胚、果皮和種皮內(nèi)，是細(xì)胞壁的支撐物質(zhì)。 半纖維素和麥膠物質(zhì)約占大麥質(zhì)量的 10%11%，二者具有類似的化學(xué)成分。胚乳中 的半纖維素主要含 ? 葡聚糖及少量戊聚糖。加熱時(shí)從 52℃ 開始，清 蛋白從這些溶液中凝固析出 ，即隨著 煮沸的 進(jìn)行而 加速 凝固。 ? 球蛋白是對(duì)啤酒穩(wěn)定性 有害的主要成 分之一。 ④ 谷蛋白 谷蛋白不溶于中性鹽溶液和純水，溶于稀堿。 （ 2）氣味 良好的大麥具新鮮稻草香味，稍升溫，發(fā)出一股麥香味；四川理工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 受潮發(fā)霉則有霉臭味，其發(fā)芽能力已遭受損失 （ 3）夾雜物 良好的大麥應(yīng)不含有其他谷粒、草籽、土塊、碎石、破傷粒、石粒及帶病蟲害的麥粒。 物理檢驗(yàn) （ 1）千粒重 以無水物計(jì)千粒重應(yīng)為 30~40g； （ 2） 麥粒均勻 mm 以上麥粒 占 85%者屬于一級(jí)大麥， ~ mm者為二級(jí)大麥， 以下為次級(jí)大麥； （ 3）胚乳性質(zhì) 胚乳斷面可分為粉狀、玻璃和半玻璃質(zhì)，優(yōu)良大麥粉狀粒為 80%以上。 （ 3）浸出物 間接衡量淀粉含量的方法，一般為 72%80%。 (2)玉米 作為啤酒輔料的玉米，含脂肪太高，會(huì)影響啤酒的風(fēng)味和泡沫。 利 用小 麥做 輔料 ，麥 汁總氮 和 α氨 基氮均 比大 米高，發(fā) 酵快， 但過濾 和煮 沸麥汁 略渾濁 ， 需 進(jìn)行處 理為 好，釀 成的啤 酒泡沫細(xì)膩、持久。 酒花的主要化學(xué)成分 酒花的化學(xué)組分中，對(duì)啤酒釀造有特殊意義的三大成分為酒花精油，苦味物質(zhì)和多酚。啤 酒的 酒花香 氣是由 酒花 精油和 苦味 物質(zhì)的 揮發(fā)組 分降解后共同形成的。 ④ 在麥汁和啤酒中形成色澤物質(zhì)和澀味。 酒花制品 酒花粉 我國啤酒廠目前均把商品壓榨酒花，在使用前用錘式粉碎機(jī)粉碎成顆粒 1mm 以下的酒花粉。 酒花浸膏 應(yīng)用有機(jī)溶劑或二氧化碳萃取酒花的有效物質(zhì)，制成濃縮 510 倍有效物質(zhì)的浸膏，在煮沸或發(fā)酵貯酒中使用。 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。 （ 4）改變酒花的苦味，使啤酒苦味粗糙。 Mn2+、 Fe2+ 的影響 優(yōu)質(zhì)啤酒含 Fe2+應(yīng)少于 mg/ L,若含量大于 mg/ 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 。釀造水中含有 20—60 mg/ L 的 Cl是必須的。 第一章 啤酒工藝選擇與論證 11 （ 2） 原料中無用和有害的成分溶解最少 。 （ 3） 制成麥汁的有機(jī)和無機(jī)組分的數(shù)量和配比應(yīng)該符合淡色啤酒的要求。 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)考慮啤酒釀造特殊要求： (1) 麥芽皮殼若粉碎過細(xì)，會(huì)增加皮殼有害物質(zhì)的溶解，影響啤酒風(fēng)味。 麥芽的粉碎 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。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。 啤酒工業(yè)常用的分級(jí)篩有三 種，這里我 列 舉一種，如表 12。如 表 13 為輔料 (大米 )的粉碎度要求。 麥汁的 組成、 顏色 將直接 影響 到啤酒 的品 種和質(zhì) 量； 糖化工 藝和原料；水 、電、 汽以及 熱量 的消耗 ，與生 產(chǎn)成 本密切 相關(guān) 。 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 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。這就是復(fù)式糖化法。 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 次煮四川理工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 出糖化法。 煮出糖 化法是 指麥 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 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。 其他糖 化方法 都由 以上兩 種方 法演變 而來 ，以上 兩種 方法用 于最初最初的 純麥芽 糖化， 當(dāng)采 用不發(fā) 芽谷物 做輔 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 。 (1) 酸休止 利用麥芽中 磷酸酯酶 對(duì)麥芽中菲 汀的水解， 產(chǎn)生酸性磷酸鹽，有時(shí)還利用乳酸菌增殖產(chǎn)乳酸，此 工藝條件是：溫度為 35～ 37OC，～ ，時(shí)間為 30～ 90 分鐘。 α淀粉酶最適活性溫度為 70OC，兩種酶共同 作用，最適ｐ H 為 ～ ，時(shí)間為 30～ 120 分鐘。 過濾過程是首先在糖化醪中的耐熱 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 成無色 糊精和 糖類 ，提高 原料 浸出物 收率； 其次麥芽 醪中分 離出頭 號(hào)麥 汁；最 后洗滌 麥糟 ，洗出 麥糟 中的可 溶性浸 出物，得到 “二濾 ”及 “三濾 ”麥汁，此 步操作要求為：時(shí) 間盡量短，防止麥 芽皮殼成分的溶解。 （ 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。 通過比較可知 壓濾機(jī) 法對(duì)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 。同時(shí)殺菌，以保證 發(fā)酵的安全性。 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。 麥汁煮沸方法 傳統(tǒng)煮 沸鍋均 采用 常壓煮 沸， 近代較 多采 用密閉 煮沸 、加壓 煮沸，特別是低壓煮沸更受到普遍歡迎。 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。 對(duì)設(shè)計(jì)而言 ,為便于物料衡算 ,酒花添加量定為 %。 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。 (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，補(bǔ)充適量空氣，供酵母前期呼吸。本設(shè)計(jì)也采用帶篩孔的酒花分離器。所以工藝上應(yīng)力求徹底分離熱凝固物。 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。 本設(shè)計(jì)選用采大多數(shù)中小酒廠采用硅藻土過濾法過濾，其流程為 : 煮沸鍋 → 麥汁緩沖罐 → 麥汁過濾機(jī) → 麥汁冷卻器 此流程 主要除 去熱 凝固物 ，也 能同時(shí) 吸附 冷凝固 物， 過濾介 質(zhì) ，直接投入煮沸鍋