【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 原料的選擇 本設(shè)計(jì)中選擇的主要原料是大麥，水，酒花，酵母及輔料。 大麥 大麥?zhǔn)瞧【粕a(chǎn)的重要原料，要先將起制成麥芽，才能再用于釀酒。它不僅淀粉含量高而且還為糖化時(shí)提供了各種豐富的酶系和含氮物質(zhì)，這為后發(fā)酵過程提供了良好的物質(zhì)基礎(chǔ)。 水 水是啤酒含量最多的成分，在釀造的過程中，水中各種離子的作用不可低估，在一定程度上影響酵母的生產(chǎn)和啤酒的質(zhì)量。故設(shè)計(jì)中需要對(duì)用水量進(jìn)行衡算。 酒花 酒花對(duì)啤酒的質(zhì) 量非常重要，它不僅賦予啤酒特殊的苦味，同時(shí)也影響啤酒的苦味與香氣。 酒花又稱忽布花、蛇麻花，其學(xué)名為 Hunmulus Lupulus L，屬蕁麻科葎草屬，為多年生蔓性草本植物，雌雄異株，釀酒上均用雌花。酒花的主要化學(xué)成分包括：酒花樹脂、酒花油和多酚物質(zhì) [13]。 在啤酒釀造中酒花的作用是： 9 （ 1）賦予啤酒特殊的香氣與清爽的苦味； （ 2）形成啤酒優(yōu)良的泡沫，增加啤酒的泡沫性和穩(wěn)定性； （ 3）使蛋白質(zhì)沉淀，有利于麥汁的澄清； （ 4）酒花有抑菌作用，能增強(qiáng)麥芽汁和啤酒的防腐能力； （ 5）酒花對(duì)啤酒釀造的不利影 響是，酒花中的花色苷能引起啤酒的非生物性渾濁。 酵母 根據(jù)酵母的特性不同，可以將酵母分為上面酵母（ Saccharomyces cervisiae Hansen）和下面酵母（ Saccharomyces Carlsbergensis Hansen） 啤酒酵母中幾乎不含脂肪、淀粉和糖，而含有絕佳的蛋白質(zhì)、完整的 B族維生素、多種生物態(tài)礦物質(zhì)及優(yōu)質(zhì)膳食纖維。 “ 三低四優(yōu) ” 是對(duì)其營(yíng)養(yǎng)特點(diǎn)的高度概括：低脂、低糖、低熱量（不含膽固醇），優(yōu)質(zhì)完全蛋白質(zhì)（含人體必需的 8 種氨基酸）、完整的 B 族維生素群、 14 種生 命結(jié)合態(tài)的優(yōu)質(zhì)礦物質(zhì)、優(yōu)質(zhì)功能性膳食纖維。營(yíng)養(yǎng)酵母的特點(diǎn)是均衡營(yíng)養(yǎng)，其營(yíng)養(yǎng)成分的構(gòu)成特別適合人體的需求，能夠平衡由于飲食結(jié)構(gòu)不合理而帶來的營(yíng)養(yǎng)失衡和消除緩解由此而引發(fā)的健康問題 [14]。 啤酒酵母是一種非常安全、營(yíng)養(yǎng)豐富、均衡的食用微生物，啤酒酵母是吸收麥芽精華后，通過運(yùn)用現(xiàn)代生物技術(shù)把酵母加工成純天然的營(yíng)養(yǎng)食品，可以直接食用。啤酒發(fā)酵而言酵母的作用是至關(guān)重要的，它直接影響著啤酒的口味和特點(diǎn)。因此在進(jìn)行釀造前需要選擇優(yōu)良的酵母。 優(yōu)良啤酒酵母的評(píng)估包括：細(xì)胞形態(tài)呈圓形或卵圓形；生長(zhǎng)繁殖力強(qiáng)；發(fā)酵活力高；凝聚 性強(qiáng)；雙乙酰還原能力強(qiáng)；耐壓能力強(qiáng)；有穩(wěn)定的遺傳性能；具有良好的啤酒風(fēng)味和泡沫性能。 10 輔料 使用輔料是為了提供廉價(jià)的浸出物或糖類，這樣會(huì)減少麥芽的使用量，降低啤酒生產(chǎn)的成本。主要的輔料有大米、玉米、小麥、糖和淀粉糖漿。本設(shè)計(jì)所采用的輔料為大米 [18]。 原料的制備 粗選、分選 （ 1）粗選 供生產(chǎn)啤酒用的大麥，由于含有泥土、砂石、草屑、雜谷或金屬等雜質(zhì)物，所以在浸麥前要采用粗選機(jī)將大麥進(jìn)行清理。本設(shè)計(jì)采用三級(jí)振動(dòng)篩進(jìn)行大麥的原料的粗選，篩體往復(fù)運(yùn)動(dòng)的振幅大小，可調(diào)節(jié) 偏重塊的重量來達(dá)到。物料中的輕雜質(zhì)由前后風(fēng)道排出。由于物料在篩上面運(yùn)動(dòng)，砂石及其他雜質(zhì)按其形狀的不同分級(jí)清理出來，使被加工谷物達(dá)到整潔。 （ 2）分選 分選目的是進(jìn)一步清除大麥中的灰塵、麥芒、雜谷、碎麥等夾雜物，并將大麥按麥粒度進(jìn)行分級(jí) [15]。 浸麥、發(fā)芽 浸麥?zhǔn)菍⒔?jīng)精選后的大麥置于浸麥槽中浸漬。精選大麥在用水浸漬過程中，由于浸漬水的循環(huán)置換及通入壓縮空氣，使大麥得到進(jìn)一步清洗，并排除二氧化碳。大麥的含水量由原來的 13%左右增加至 43～ 48%，同時(shí)麥粒因得到通風(fēng)而增強(qiáng)了發(fā)芽的活力。 發(fā)芽大 麥?zhǔn)轻勗炱【频闹饕希紫缺仨殞⑵渲瞥甥溠糠侥苡糜卺劸?。大麥在人工控制和外界條件下發(fā)芽，大麥發(fā)芽后成為綠麥芽。 干燥、除根 干燥大麥經(jīng)過粗選、分選、浸漬、發(fā)芽后制成的綠麥芽還必須經(jīng)過干燥將 11 它制成干麥芽，以利于長(zhǎng)期貯藏。干燥的目的是使麥芽的含水量從 45%左右降至 %左右，并通過烘焙而增加麥芽特有的色、香、味，同時(shí)使麥根容易脫落。 除根經(jīng)干燥后的干麥芽不能馬上用于釀酒，因麥根中含有其它雜質(zhì)，而且苦味，會(huì)破壞啤酒的味道和改變啤酒的色澤，所以必須用除根機(jī)除去已干燥的麥根，并利用風(fēng)力清除其 它雜質(zhì)。 麥芽的糖化 糊化、糖化 糊化淀粉在常溫下不溶于水，但當(dāng)水溫至 53℃ 以上時(shí)，淀粉的物理性能發(fā)生明顯變化。淀粉在高溫下溶脹、分裂形成均勻糊狀溶液的特性，稱為淀粉的糊化。糊化后的產(chǎn)物又叫糊精。 糖化是利用糖化酶將糊化產(chǎn)物糊精或低聚糖進(jìn)一步水解轉(zhuǎn)化為麥芽糖的過程?；旌硝脖槐萌胫蠓绣佒靶柘仍谶^濾槽中去除其中的麥芽皮殼，并加入酒花再二次煮沸。 過濾 過濾是產(chǎn)品分離的一種方法，在啤酒生產(chǎn)過程中多次用到過濾技術(shù)，其主要原理是根據(jù)各種物質(zhì)分子或顆粒的大小、形狀、酸堿性 和其他物化性質(zhì)的不同進(jìn)行分離產(chǎn)物的技術(shù)。 煮沸、冷卻 煮沸在煮沸鍋中，混合醪被煮沸以吸取酒花的味道，并起色和消毒。在煮沸后，加入酒花的麥芽汁被泵入酒花分離器和回旋沉淀槽以除去不需要的酒花剩余物和不溶性的蛋白質(zhì)。 冷卻潔凈的麥芽汁從回旋沉淀槽中泵出后，被送入薄板換熱器冷卻，冷卻至主發(fā)酵溫度 6℃ 。隨后，麥芽汁中被加入酵母，開始進(jìn)入發(fā)酵的程序。 12 麥芽汁的發(fā)酵 廣義的發(fā)酵是指利用生物體（包括微生物、植物細(xì)胞、酵母菌等）的代謝功能，使有機(jī)物分解的生物化學(xué)反應(yīng)過程。狹義的發(fā)酵是指微生物通過無氧 氧化將糖類轉(zhuǎn)變成乙醇的過程。發(fā)酵分為有氧發(fā)酵和無氧（厭氧）發(fā)酵。啤酒發(fā)酵屬于無氧發(fā)酵。 在啤酒發(fā)酵的過程中，人工培養(yǎng)的酵母將麥芽汁中可發(fā)酵的糖份轉(zhuǎn)化為酒精和二氧化碳，生產(chǎn)出啤酒。發(fā)酵在 8h 內(nèi)發(fā)生并以加快的速度進(jìn)行，積聚一種被稱作 “ 皺沫 ” 的高密度泡沫。這種泡沫在第 3 或 4d 達(dá)到它的最高階段。從第5d 開始，發(fā)酵的速度有所減慢，皺沫開始散布在麥芽汁表面，必須將它撇掉。酵母在發(fā)酵完麥芽汁中所有可供發(fā)酵的物質(zhì)后，就開始在容器底部形成一層稠狀的沉淀物。隨之溫度逐漸降低，在 6～ 10d 后主發(fā)酵就完全結(jié)束了。整個(gè)過程中，需要對(duì) 溫度和壓力做嚴(yán)格的控制。 主發(fā)酵結(jié)束以后，絕大部分酵母沉淀于罐底。將這部分酵母回收起來以供下一罐使用。除去酵母后，生成物嫩啤酒繼續(xù)在此錐形罐內(nèi)培養(yǎng)，即后發(fā)酵。在此，剩余的酵母和不溶性蛋白質(zhì)進(jìn)一步沉淀下來，使啤酒的風(fēng)格逐漸成熟。成熟的時(shí)間隨啤酒品種的不同而異，一般在 7～ 21d[16]。 成熟純生啤酒的過濾 過濾方法 經(jīng)過后發(fā)酵的成熟酒，大部分蛋白質(zhì)顆粒和酵母已經(jīng)沉淀，少量懸浮于酒中，須濾除方能包裝。對(duì)啤酒的分離要求是：產(chǎn)量大，質(zhì)量高（透明度高），勞動(dòng)條件好， CO2 損失小，不易污染， 不影響風(fēng)味，啤酒不吸收氧。實(shí)際上不論何種方法要達(dá)到十全十美的效果很困難的。普通成熟啤酒的過濾多采用硅藻土過濾法?；蛘呓?jīng)過高溫滅菌處理的熟啤酒，但這種方法減少了啤酒原有的香醇、新鮮味，存在口味上的不穩(wěn)定性。 13 而本設(shè)計(jì)中純生啤酒由于采用了無菌膜過濾能保證啤酒內(nèi)微生物含量只在每瓶 1～ 2 個(gè)之間，所以不需要經(jīng)過巴氏殺菌 ， 由于酒花里面含防腐成分能抑制微生物的繁殖 ， 加上罐裝為無菌罐裝 ,所以可以保證啤酒的質(zhì)量。操作和設(shè)備要求基本上沒多大的變化。 膜過濾技術(shù) 在純生啤酒生產(chǎn)中廣泛采用靜態(tài)膜過濾對(duì)啤酒除菌，膜 過濾具有較好的微生物可靠性、合理的經(jīng)濟(jì)性和優(yōu)良的品質(zhì)性。 其原理是：膜過濾是一種與膜孔徑大小相關(guān)的篩分過程，以膜兩側(cè)的壓力差為驅(qū)動(dòng)力，以膜為過濾介質(zhì)，在一定的壓力下，當(dāng)原液流過膜表面時(shí)，膜表面密布的許多細(xì)小的微孔只允許水及小分子物質(zhì)通過而成為透過液，而原液中體積大于膜表面微孔徑的物質(zhì)則被截留在膜的進(jìn)液側(cè)，成為濃縮液，因而實(shí)現(xiàn)對(duì)原液的分離和濃縮的目的 [17]。 啤酒預(yù)過濾 為了減輕低溫?zé)o菌膜過濾系統(tǒng)的微生物負(fù)荷，因此本設(shè)計(jì)中對(duì)純生啤酒需先經(jīng)預(yù)過濾處理，即一般是在硅藻土過濾后搭配無菌過濾紙板精 濾或過濾精度為 1～ 2tma 的膜過濾，將清酒中的微生物數(shù)量控制在 50 個(gè) /l00mL 以下。在硅藻土過濾機(jī)和精濾機(jī)殺菌時(shí)各點(diǎn)的溫度都要求達(dá)到 85～ 90℃ ，同時(shí)過濾用的硅藻土和添加劑用水全部要使用無菌水或脫氧水。清酒輸送系統(tǒng)和管道采用固定管道和自動(dòng)轉(zhuǎn)罐系統(tǒng)，以減少微生物的污染機(jī)會(huì)。 低溫?zé)o菌膜過濾 建立低溫?zé)o菌膜過濾系統(tǒng)雙座閥、壓力變送器校驗(yàn)和完整性測(cè)試異常情況處理等管理制度。由于 CIP 清洗和過濾過程中的壓力波動(dòng)會(huì)對(duì)膜濾芯產(chǎn)生沖擊作用，清洗和過濾過程要嚴(yán)格監(jiān)控壓差波動(dòng)情況，膜系統(tǒng)壓差偏高時(shí)要對(duì)成品酒進(jìn)行擴(kuò)大抽樣檢查。膜過濾出口酒液在取瞬時(shí)樣的基礎(chǔ)上可增加用全自動(dòng)取 14 樣閥取連續(xù)樣，每隔一定時(shí)間換一次瓶，酒液全部抽濾處理。膜過濾連續(xù)生產(chǎn)時(shí)間一般不要超過 12h。濾芯在使用一段時(shí)間后，要定期拆開進(jìn)行內(nèi)部檢查和濾芯單支完整性檢測(cè)，以確保每支濾芯處于完好狀態(tài) [8]。 無菌灌裝 國(guó)內(nèi)空氣質(zhì)量一般都不太令人滿意，因此為保險(xiǎn)起見，無菌灌裝應(yīng)考慮在無菌室內(nèi)進(jìn)行。無菌室內(nèi)潔凈度要求達(dá)到萬級(jí)或更高級(jí)別，無菌室內(nèi)通入經(jīng)過除塵、除菌過濾處理的空氣，并保持一定正壓，溫度控制在 18～ 26℃ ，相對(duì)濕度控制 50～ 65%。每天生產(chǎn)前 對(duì)無菌室的空氣進(jìn)行一次臭氧滅菌，以保持空氣的無菌潔凈度。 啤酒瓶 生產(chǎn)純生啤酒的玻璃瓶最好采用新瓶。瓶子在洗瓶機(jī)中經(jīng)過堿洗和熱水洗后最后采用無菌水噴淋沖洗，使啤酒瓶中保持一定量的二氧化氯含量。另外在沖瓶機(jī)以及灌裝機(jī)中均采用 110～ 130℃ 的飽和蒸汽殺菌，可使瓶子達(dá)到無菌要求。 瓶蓋 純生啤酒所用的瓶蓋要求供應(yīng)商在無菌狀態(tài)下制成并用無菌塑料袋裝好后裝入紙箱，確保蓋在運(yùn)輸和貯存過程中不受到污染。瓶蓋在進(jìn)入無菌問到倒入貯斗時(shí)都要在無菌狀態(tài)下進(jìn)行，另外，在封蓋前經(jīng)過紫外線殺 菌，以確保無菌。 工藝用水 無菌室設(shè)備內(nèi)部和外部清洗用水、擊泡用水、潤(rùn)滑用水等工藝用水全部采用無菌水。無菌水需先經(jīng)多級(jí)袋式過濾或膜過濾除去水中的雜菌后，再添加～ 。而擊泡水在使用前要再經(jīng)過 80～ 85℃ 的高溫加熱處理 。 15 灌裝設(shè)備 灌酒機(jī)應(yīng)采用無死角電子閥，管道連接應(yīng)采用最高等級(jí)防滲漏帶自清洗的雙座閥、三座閥。灌裝區(qū)域即使配有自動(dòng)泡沫清洗系統(tǒng)，操作人員也要定期將不容易清洗的部件手動(dòng)拆開清洗，對(duì)灌裝區(qū)域的空間空氣每周用霧化的消毒劑消毒一次。灌裝設(shè) 備每灌裝 4h 進(jìn)行一次泡沫清洗，能有效抑制微生物在設(shè)備表面生長(zhǎng) [15]。 CIP 系統(tǒng) CIP 即： Clean In Place 的縮寫，原位清洗（在線清洗、就地清洗）。 CIP 系統(tǒng)是釀造工序的重點(diǎn)系統(tǒng)，在日常工作中技術(shù)人員和操作人員要加強(qiáng)檢查，注意檢查清洗液濃度和溫度、殺菌劑的添加程序和濃度，以及清洗時(shí)間 （ 要求回流溫度達(dá)到工藝要求時(shí)才開始計(jì)時(shí) ） 等操作是否符合工藝要求。 CIP 系統(tǒng)管道走向和布置應(yīng)合理，不能存在衛(wèi)生死角。每月應(yīng)對(duì) CIP 系統(tǒng)罐進(jìn)行一次酸洗或堿洗和全面檢查，并對(duì) CIP 系統(tǒng)的微生物狀況進(jìn)行檢測(cè)，避免 CIP 系統(tǒng)本身成為污染源。要定期校驗(yàn) CIP 泵的輸出量、檢查清洗噴球的暢通情況，并定期拆開罐體附件檢查內(nèi)部清潔狀況，以確保 CIP 清洗效果。 人員 無菌室工作人員資格：具用廣泛的技術(shù)知識(shí)，工作負(fù)責(zé)，對(duì)衛(wèi)生問題有敏銳觸角。公司應(yīng)定期對(duì)工作人員進(jìn)行食品衛(wèi)生及微生物基本知識(shí)、衛(wèi)生檢查及管理、灌裝線的清潔及殺菌措施和緊急應(yīng)對(duì)措施的培訓(xùn)，不斷提升員工的素質(zhì)。工作人員 （ 尤其要強(qiáng)調(diào)的是設(shè)備維修人員 ） 進(jìn)出無菌室必須按一定程序換鞋、換無菌服、戴工作帽及手部消毒，無關(guān)人員一律不能進(jìn)入無菌間，以減少外來污染。 廠址選 擇 廠址的選擇要符合城市規(guī)劃和微生物發(fā)酵對(duì)環(huán)境的要求。 16 工廠靠近原料產(chǎn)地、水源和電源。 有一定的基建施工條件和良好的交通運(yùn)輸條件。 工藝流程圖 圖 21 啤酒生產(chǎn)工藝流程圖 Figure 21 Process flow diagram of beer production 17 3 物料衡算 物料衡算是工藝計(jì)算的基礎(chǔ)，在整個(gè)工藝計(jì)算中開始得最早，并且是最先完成的項(xiàng)目。本設(shè)計(jì)中的物料平衡計(jì)算主要項(xiàng)目為原料（大麥麥芽、大米）和酒花用量，熱麥芽汁和冷麥芽汁量，廢渣量（糖化糟和酒花糟）等。 啤酒糖 化車間工藝流程示意圖 啤酒糖化車間工藝流程見圖 21。 啤酒生產(chǎn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 本設(shè)計(jì)中啤酒生產(chǎn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)見表 31。 表 31 啤酒生產(chǎn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表 Table 31 Basic data of beer production 項(xiàng)目 名稱 百分比（ %） 定 額 指 標(biāo) 原料利用率 98 麥芽水分 6 大米水分 12 無水麥芽浸出率 78 無水大米浸出率 90 原料 配比 麥芽 70 大米 30 啤 酒 損 失 率 冷卻損失 7 發(fā)酵損失 2 過濾損失 1 裝瓶損失 2 總損失 12 100kg 原料生產(chǎn)量的物料衡算 （ 1） 熱麥汁計(jì)算