【文章內(nèi)容簡介】 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，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。 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，長久沒有衰退現(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)開始降低液溫，目錄 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。 （ 4） 上面發(fā)酵在發(fā)酵過程中通風(fēng)時(shí)間長，目的是使酵母分散懸浮在發(fā)酵液中，對凝集性強(qiáng)的酵母，通風(fēng)尤屬必要。 （ 5） 上面發(fā)酵一般不采用后發(fā)酵，主發(fā)酵的發(fā)酵度接近最終發(fā)酵度。分離酵母后 ，加膠處理，貯藏澄清一階段，采用人工充二氧化碳，使達(dá)飽和。若上面發(fā)酵采用后發(fā)酵工藝，下酒時(shí)，酒液中保留部分殘?zhí)?，繼續(xù)發(fā)酵，產(chǎn)生的二氧他碳飽和在酒中。 （ 6） 上面發(fā)酵釀制的啤酒成熟快，設(shè)備周轉(zhuǎn)快，啤酒有獨(dú)特的風(fēng)味，但保存期短。 從實(shí)際出發(fā)，選用下面酵母發(fā)酵法。 隨著啤酒工業(yè)的發(fā)展，現(xiàn)有啤酒廠普遍采用一罐發(fā)酵工藝，即麥汁的主發(fā)酵，雙乙酰還原、降溫以及貯酒階段在同一個(gè)露天發(fā)酵罐中進(jìn)行。一罐法工藝有以下優(yōu)點(diǎn)：清洗消耗少，因?yàn)橹挥幸粋€(gè)容器必須清洗；轉(zhuǎn)入空罐時(shí) CO2 損失少；酒損少，因?yàn)闆]有了管道中殘酒 的損失；所需的工作時(shí)間少；節(jié)能，因?yàn)椴挥玫构?，沒有氧侵入的危險(xiǎn)。 5. 兩罐法發(fā)酵 一罐法發(fā)酵工藝簡單 , 便于操作 , 能夠節(jié)省投資 , 但由于麥汁整個(gè)發(fā)酵過程都在同一個(gè)發(fā)酵罐中進(jìn)行 , 使得冷凝物的排放及酵母沉淀效果不十分理想。由于露天發(fā)酵罐一般直徑較大 , 若酒液缺少對流 , 就會(huì)使其溫度分布不均勻 , 罐中心酒液溫度與罐壁處酒液溫度需長時(shí)間才能達(dá)到平衡 , 從而影響啤酒風(fēng)味。同時(shí) , 一罐法發(fā)酵工藝發(fā)酵周期較長 , 生產(chǎn)旺季難以滿足市場需求。故不采用一罐法。 故本設(shè)計(jì)采用兩罐法發(fā)酵。 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(chǔ)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(chǔ)酒室（ 20℃）等部分。 酵母接種量和添加方法 1．酵母接種量：本設(shè)計(jì)分批發(fā)酵采用低溫，緩慢發(fā)酵，因此接種量比較小，接種后細(xì)胞濃度控制在（ 512）179。 10 個(gè) /ml。 設(shè)酵母泥的濃度為 20179。 10 個(gè) /g，按工藝規(guī)定接種后酵母濃度為： 8179。 10 個(gè) /ml 則每千克麥汁接種酵母泥克數(shù)（ n）： 目錄 n=8179。 10 179。 1000/20179。 10 =4g 即接種量為 %。 2. 酵母添加方法： ； ； c.分割法； 。 本設(shè)計(jì)采用干道法添加酵母：在酵母添加器中加入每批麥汁所需的酵母，再加上二倍量的冷麥汁，用無菌壓縮空氣充分混合，壓到前酵池中，再用無菌空氣攪拌均勻即可。 前發(fā)酵 : 所謂前發(fā)酵，就是指接種酵母泥 處于休眠階段，酵母和麥汁接觸后，有較長（數(shù)小時(shí)至十小時(shí)）的生長滯緩期，之后才能加入出芽繁殖，當(dāng)酵母克服生長緩滯期，出芽繁殖細(xì)胞濃度達(dá)到 20179。 個(gè) /ml，發(fā)酵麥汁表面開始?xì)馀?，此階段即為前發(fā)酵。但由于工藝改進(jìn)，前發(fā)酵時(shí)期已縮短至 20～ 30個(gè)小時(shí)。 主發(fā)酵： 主發(fā) 酵前期酵母吸收麥汁中的氨基酸和營養(yǎng)物質(zhì) ,應(yīng)用糖類發(fā)酵釋放自由能合成細(xì)胞并產(chǎn)生熱量。此時(shí)糖降比較緩慢，而α 氨基氮下降迅速。由于有機(jī)酸產(chǎn)生和麥汁緩沖物質(zhì)減少，麥汁 PH下降迅速。酵母達(dá)到最高濃度時(shí)，糖降最快，每天外觀糖濃度降可達(dá) 176。 P。 VDK 峰值出現(xiàn)在最高酵母濃度后 1224h。此階段大量廢熱產(chǎn)生，必須進(jìn)行冷卻以保持最高發(fā)酵溫度。 當(dāng)發(fā)酵度達(dá)到酵母凝聚點(diǎn)時(shí)（一般酵度在 35%45%），酵母開始凝聚，發(fā)酵液中懸浮酵母細(xì)胞數(shù)開始下降，糖降速率開始降低。為了促進(jìn)凝聚和保存凝聚酵母的活性，發(fā)酵后期應(yīng)逐步降低 溫度，使發(fā)酵溫度趨近后酵溫度。 主發(fā)酵后期每日糖降小于 176。 P 時(shí)，發(fā)酵緩慢，泡沫消失，逐步形成泡蓋。泡蓋是 CO2 帶至發(fā)酵液面的多酚、酒花樹脂、高分子蛋白質(zhì)等接觸空氣氧化，聚合形成的。在主發(fā)酵結(jié)束前撈去泡蓋，即可下酒至后發(fā)酵和回收沉于池底的凝聚酵母泥。 后酵和貯酒 主發(fā)酵結(jié)束后，下酒至密閉室后發(fā)酵罐，前期進(jìn)行后發(fā)酵，后期進(jìn)行低溫儲(chǔ)酒。后發(fā)酵和儲(chǔ)酒的目的是：糖類繼續(xù)發(fā)酵，促進(jìn)啤酒風(fēng)味成熟，增加 CO2溶解，促進(jìn)啤酒澄清。 圓筒體錐底發(fā)酵罐發(fā)酵及其工藝 : 圓柱錐底發(fā)酵罐的優(yōu)點(diǎn)有： （ 1）加速發(fā)酵 由于發(fā)酵基質(zhì)（麥汁）和酵母對流獲得強(qiáng)化，可加速發(fā)酵。 （ 2）廠房投資節(jié)省 發(fā)酵可以大部分或全部在戶外，而且罐數(shù)、罐總?cè)莘e減少，廠房投資節(jié)省。 （ 3）冷耗節(jié)省 發(fā)酵冷卻是直接冷卻發(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)酵罐清洗、消毒 發(fā)酵可依賴于 CIP自動(dòng)程序清洗消毒，工藝衛(wèi)生更易得到保證。 （ 5）該罐具有錐底，主發(fā)酵后回收酵母方便。 目錄 （ 6）罐身具有冷卻夾套，冷卻面積能夠滿足工藝上的降溫要求，一般在圓柱體部分，視罐體高度，可分設(shè) 23段冷卻，錐底部分設(shè)有一段冷卻，有利于酵母沉降和保存。 （ 7）圓柱錐底罐是密閉罐，可以回收二氧化碳，也可進(jìn)行二氧化碳洗滌，可做發(fā)酵罐，也可做貯酒罐。 因此在本設(shè)計(jì)中選用的是圓柱錐底發(fā)酵罐，其具體情況介紹如下： ： 主要分單釀罐發(fā)酵和兩罐法發(fā)酵兩種。本次設(shè)計(jì)選擇兩罐法發(fā)酵。 ： （ 1）設(shè)備的外型特點(diǎn)：外筒體蝶形或拱形蓋，錐形體底，罐筒體壁和錐底有各種形式的冷卻夾套。兩罐法發(fā)酵罐 D： H=1:34。發(fā)酵罐底角，考慮到發(fā)酵中酵母自然沉降最有利，取排出角 7375176。 （ 2）罐材料： 大型 均采用碳鋼加涂料或是不銹鋼兩種材料。 （ 3）冷卻夾套：國內(nèi) 大多用低溫低壓（ 3℃ ,）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。冷卻夾套一般分三段：上段距發(fā)酵液面 15cm向下排列，中段在筒體的下部距支座 15cm 向上排列，錐底段盡可能接近排酵母口，向上排列。 （ 4）隔熱層和防護(hù)層：絕熱材料常用絕熱材料聚酰氨樹脂或自熄式聚苯乙烯泡沫。外防護(hù)層采用 厚的合金鋁板或 的不銹鋼板，特別是瓦楞型板更受歡迎。 （ 5）罐主要附件：智能型鉑溫 度傳感器，清洗取樣閥，安全閥，真空破壞閥，CIP執(zhí)行機(jī)構(gòu)，上視鏡，燈鏡，空氣和二氧化碳排出管裝置。 3. 圓筒體錐底發(fā)酵罐發(fā)酵工藝： （ 1）進(jìn)罐方法 采用直接進(jìn)罐方法。 （ 2）接種量和起酵溫度 麥汁直接進(jìn)罐法，為了縮短起酵時(shí)間，大多采用較高接種量， %～ %，接種后細(xì)胞濃度為（ 15177。 3）179。 106個(gè) /ml。麥汁接種溫度是控制發(fā)酵前期酵母繁殖階段溫度的，一般低于主發(fā)酵溫度 2～ 3℃。 （ 3）主發(fā)酵溫度 本設(shè)計(jì)是 10176。 P的淡色啤酒，小于 11176。 P，所以采用低溫發(fā)酵， 910176。C。（ 4） VDK 還原 在大罐發(fā)酵中 ，后發(fā)酵一般稱 VDK 還原階段。 VDK 還原初期一般不排放酵母，也就是發(fā)酵全部酵母參與 VDK還原，這可縮短還原時(shí)間。 （ 5）冷卻、降溫 目錄 VDK 還原終點(diǎn)是根據(jù)成品啤酒應(yīng) VDK 的含量而定，要求 VDK 低于 ，才稱還原階段基本結(jié)束，可降溫。 （ 6）罐壓控制 發(fā)酵液中二氧化碳是酵母的毒物，會(huì)抑制酵母繁殖和發(fā)酵速率，大多數(shù) 發(fā)酵主發(fā)酵階段均采用微壓（小于 ），主發(fā)酵后期才封罐逐步升高，還原階段 12天才升至最高值。由于罐耐壓強(qiáng)度和實(shí)際需要， 罐壓一般最大控制在 ，以后保持或略有下降至啤酒成熟。 （ 7）酵母的排放和收集 當(dāng) VDK還原至規(guī)定值，可順利從錐底排放泥狀酵母。收集酵母后，用酵母泥的 （ 12176。 C）覆蓋并控制存放溫度不超過 2176。 C，每天換一次無菌水。 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：約 ～ 濃酵母泥 /hL麥汁。種酵母要求：外觀色澤潔白，凝聚性良好，無黏著現(xiàn)象，無雜質(zhì)，無變異，鏡檢酵母細(xì)胞大小整齊，健壯，無雜菌感染， 細(xì)胞活性 97%以上，冷水低溫保存時(shí)間不超過 3天，使用代數(shù)不超過 7代。 沉降于發(fā)酵罐底的酵母可以分為三類： 上層為輕質(zhì)酵母，可做飼料或經(jīng)行其它綜合利用。中層為核心酵母，其量占65%～ 70%,可留作下批種酵母用。下層為弱細(xì)胞或死細(xì)胞，可作飼料或棄置不用。 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(huì)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。 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 麥槽的利用 麥槽是麥芽和大米在 不發(fā)芽谷物原料在啤酒糖化中不溶解物質(zhì)構(gòu)成的。麥槽是有價(jià)值的飼料，有較高的蛋白質(zhì)，并受到適度分解。 二氧化碳的回收 二氧化碳是啤酒發(fā)酵中最主要的副產(chǎn)物，二氧化碳也是重要的原材料。在過濾后的清酒中，直接充入二氧化碳，使啤酒在短時(shí)間內(nèi)溶解和過飽和，簡單而有效地控制成品啤酒中二氧化碳的含量。 CO2貯氣柜→超壓裝置→壓縮機(jī)→氧化劑洗滌器→水冷卻器→活性炭過濾器→壓縮機(jī)→冷卻器→干燥裝置→冷卻器→液態(tài) CO2貯存罐 目錄 酵母的回收與利用 根據(jù)酵母和發(fā)酵液的相對密度不同，采用離心機(jī)分離酒液和酵母。 每生產(chǎn) 100 噸啤酒 可得含水分 75%～ 80%的剩余酵母泥 ，可制成含水 %～ 10%的干酵母約 。近年來用啤酒酵母生產(chǎn)具有肉類鮮味的調(diào)料以及生產(chǎn)干酵母粉，有很好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，故本設(shè)計(jì)采用一個(gè)酵母車間來利用廢酵母生產(chǎn)干酵母，其生產(chǎn)流程如下： 啤酒放棄的酵母泥→固液分離→濕酵母→洗滌脫苦→固液分離→水解→固液分離→干燥→干酵母 ↓ 濃縮→調(diào)配→調(diào)味料 ↓ 酵母膏 成品啤酒 . 啤酒的過濾 發(fā)酵出來的啤酒經(jīng)酵母分離機(jī)分離出來后，進(jìn)入一薄板冷卻器，然后進(jìn)入啤酒處理罐，進(jìn)行 CO2 洗滌，再經(jīng)一次冷卻器，冷卻至 1 ℃，經(jīng)粗濾精濾后，送清酒罐然后包裝。 啤酒過濾的主要方式有棉餅過濾機(jī)、硅藻土過濾機(jī)、紙板過濾機(jī)、雙流過濾機(jī)、錯(cuò)流過濾機(jī)、無菌膜過濾機(jī)?，F(xiàn)在普遍使用的是過濾設(shè)備是硅藻土過濾機(jī)、紙板過濾機(jī)和無菌膜過濾機(jī)。硅藻土過濾機(jī)作為啤酒的粗濾，紙板過濾機(jī)作為啤酒的精濾，無菌膜過濾機(jī)主要用于生產(chǎn)純生啤酒。 硅藻土過濾機(jī)主要有板框式、燭式、水平圓盤式三種，本設(shè)計(jì)采 用板框式過濾機(jī)。 ．啤酒包裝 啤酒的包裝形式有瓶裝、易拉罐裝和桶裝三種形式，本設(shè)計(jì)生產(chǎn)的主要是瓶裝啤酒。 瓶裝啤酒包裝工序生產(chǎn)流程： 玻瓶→卸箱→驗(yàn)瓶→洗瓶→檢驗(yàn)→灌酒→壓蓋→檢驗(yàn)→殺菌→檢驗(yàn)→貼標(biāo)→噴碼→檢驗(yàn)→裝箱 驗(yàn)瓶 驗(yàn)瓶方法有：人工驗(yàn)瓶與光學(xué)檢驗(yàn)儀驗(yàn)瓶。 現(xiàn)采用光學(xué)檢驗(yàn)儀驗(yàn)瓶，利用光學(xué)驗(yàn)瓶裝置，可自動(dòng)將污瓶從傳送帶上排除。驗(yàn)瓶技術(shù)要求 ：高矮一致，規(guī)格一致，顏色一致。 ：不得有破