【文章內容簡介】 要采用淺層或深層地下水為生 產水源，本設計采用淺層地下水作為生產水源。 糖化生產工藝的選擇和論證 麥芽的粉碎 麥芽粉碎的目的 四川理工學院 畢業(yè)設計 9 麥芽在進行糖化前必須進行粉碎，麥芽增濕（濕式）軟化了麥芽粒，使麥皮易于從麥粒上脫落而不被破碎，完整的麥皮提高了過濾速度，對口味的影響也比碎麥皮的小，粉碎后的麥芽，增加了比面積，可溶性物質容易浸出，也有利于酶的作用，使麥芽中的不溶性物質進一步分解。 粉碎的目的是破開表皮，暴漏麥芽的胚乳并粉碎成更多、更小的可溶性物質，以便生產更多的麥汁；保持麥皮的完整性，盡量使麥皮破 而不碎。 麥芽的粉碎方法 麥芽的粉碎方法隨著時間的推移先后出現了干法粉碎、浸濕粉碎、回潮干法粉碎、連續(xù)濕法粉碎四種。干法粉碎可以控制麥芽的粉碎度，此法可以節(jié)省浸泡環(huán)節(jié)，簡化工藝流程，為許多小型啤酒廠采用。缺點是粉塵污染大，高噪音。這些缺點使大多數新建啤酒廠開始采用連續(xù)浸濕粉碎法。 影響粉碎度控制的主要因素 （ 1） 麥芽的質量 溶解良好的麥芽，胚乳組織疏松，胚乳組織已經得到良好和恰當的分解，并且含水解酶，糖化方便，麥芽粉碎可以粗些。 溶解不良的麥芽，胚乳較硬，糖化比較困難麥芽粉碎應適當細些。 出爐的麥芽或貯存吸水不足 (＜ 4%)的麥芽，太脆，易于粉碎。水分超過 10%的麥芽，粉碎時易壓成片狀，達不到適宜的粉碎度。 （ 2） 糖化方法 采用快速糖化方法或浸出糖化方法，麥芽粉碎度可以大些；長時間糖化或采用煮出糖化法，麥芽粉碎度可以小一些。 （ 3） 過濾方法 采用過濾槽法，其主要過濾動力為液體靜壓，過濾介質為麥芽皮殼等不溶物，對麥芽粉碎要求嚴格；采用壓濾機過濾，過濾推動了為泵送壓力，過濾介質為濾布及麥芽皮殼，麥芽粉碎細。 本設計對麥芽粉碎方法的選擇 四川理工學院 畢業(yè)設計 10 本設計選用連續(xù)浸濕粉碎，理由是： （ 1） 濕粉碎可以使谷皮破而不碎， 濾層比較疏松，采用過濾槽可以縮短麥汁過濾時間 20%； （ 2） 糖化浸出率比干粉碎提高了 %； （ 3） 對不易溶解的麥芽可以提高其浸出物的收得率； （ 4） 允許較高的投料量，糟層可以達到 60cm 而不會對過濾時間和收得率造成影響； （ 5）如浸漬水棄置不用，酒的風味柔和，這是干法粉碎所沒有的； （ 6）連續(xù)浸濕粉碎不僅能使糖化收得率提高，還有改善麥汁組成，尤其是多酚、碘反應和最終發(fā)酵度的改善。 本設計連續(xù)浸濕粉碎的主要步驟 浸漬→粉碎→勻漿→泵出→沖洗 （ 1） 浸漬 用溫水浸漬麥芽，使麥芽水分達到 20%— 25%，使麥殼增濕，變得富 有彈性。關鍵控制點或控制參數為浸漬溫度，浸漬時麥芽的溫度應當控制在 40℃，過高的溫度會破壞敏感的酶活力，特別是β 葡聚糖酶之類。通過浸漬，可以使麥汁過濾時間縮短 10%—15%，并能提高麥芽浸出率。 （ 2） 粉碎 對麥芽進行破碎，以及盡可能的保留麥皮的完整性。破碎可以增加比表面積，有利于麥芽中所含生物酶的作用，加快糖化過程的物質溶解，縮短糖化時間，提高收得率，使糖化過程的自動操作處于最佳狀態(tài)。關鍵控制點為輥間距。粉碎過細會增加麥皮重有害物質的溶出，影響啤酒質量，增加麥汁過濾難度。粉碎過粗會影響麥芽中有效成分的利用，降 低了麥汁浸出率。對于濕粉碎而言，麥芽的粉碎過程同時也是部分糖化醪中蛋白質的休止過程。 （ 3） 勻漿 將一定量的釀造水和麥芽粉碎物混合均勻，達到蛋白質休止的溫度，同時可以防止麥芽粉碎物結團。勻漿攪拌的高度必須適中，勻漿攪拌的高度與形式直接影響勻漿效果。 四川理工學院 畢業(yè)設計 11 （ 4） 泵出 即將勻漿室里混合均勻的糖化醪轉入糖化鍋的過程，也是很多生產廠家在轉醪管道上流加乳酸等有機酸從而調整糖化醪 PH 的過程。 （ 5） 沖洗 粉碎完畢，對整個粉碎設備進行沖洗，可防止微生物滋生。在麥芽粉碎完畢，留一定量的釀造用水對粉碎機進行沖洗，保持粉碎機的干凈。 糖化方法 糖化的目的 糖化過程是一項非常復雜的生化反應過程，也是啤酒生產中的重要環(huán)節(jié)。糖化的目的就是要將原料中的可溶性物質盡可能多的萃取出來，并且創(chuàng)造有利于各種酶的作用條件，使很多的不溶性物質在酶的作用下變成可溶性物質而溶解出來，制成符合要求的麥芽汁收得率。 糖化時的主要物質變化 （ 1） 蛋白質的水解 麥芽的蛋白質水解情況對麥汁組分具有決定性意義，從而麥芽的糖化過程可以起到調整麥汁組分的作用。 （ 2） 淀粉的糖化 指麥芽中的淀粉受到麥芽中淀粉酶的分解，形成低聚糊精和以麥芽糖為主的可發(fā)酵性糖的過程。 （ 3） 糖化過 程的其他變化 ①β 葡聚糖的分解：糖化過程中需促進β 葡聚糖的分解。 ②麥芽谷皮成分溶解。 ③麥芽谷皮中含有谷皮酸，多酚類物質，他們的溶解會使麥汁色澤加深，并使啤酒具有不愉快的苦味，降低啤酒的非生物穩(wěn)定性。 糖化方法的種類 四川理工學院 畢業(yè)設計 12 糖化法可以分為：煮出糖化法，三次浸出糖化法，二次浸出糖化法，一次浸出糖化法，升溫浸出糖化法，降溫浸出糖化法，復試一次煮出糖化法，谷皮分離糖化法，復試煮浸糖化法，外加酶制劑糖化法，其他特殊糖化法。 目前主要的糖化方法有： （ 1） 煮出糖化法 傳統(tǒng)下面發(fā)酵啤酒無論是淺色還是深色啤酒， 均采用煮出糖化法。煮出糖化法分為一次、二次、三次煮出糖化法。可分別適用于不同質量的麥芽。 （ 2） 浸出糖化法 ①升溫浸出糖化法：要求麥芽發(fā)芽率高，溶解充分。 ②降溫浸出糖化法一般很少采用。 （ 3） 復試糖化法 “復試”包含了輔料的酶處理和煮沸處理。 ①復試一次煮出糖化法：適合于各類原料釀造淺色麥汁； ②復試浸出糖化法：常用于釀制淡爽型啤酒； ③麥芽皮殼分離、分級糖化法：此法應采用回潮五輥、六輥并帶有分級篩的特殊粉碎機。 （ 4）外加酶制劑糖化法：應用α 淀粉酶促進糊化，國產耐高溫α 淀粉酶已有生產，一般添加量為 — 。 外加酶制劑糖化的意義：為實現高比例輔料釀造啤酒開辟了途徑。 本設計選用的糖化方法 本設計選用一次浸出糖化法，理由是： （ 1） 全麥芽啤酒的糖化不需要進行輔料的糊化和輔料的煮沸兩個過程，不需要外加酶制劑； （ 2） 設計選用連續(xù)浸濕粉碎法，麥芽的粉碎度較高，不需要多次煮沸； （ 3） 設計選用優(yōu)質二棱麥芽，溶解較好； （ 4） 節(jié)省了工藝步驟。 綜上所述，本設計選用一次浸出糖化法。 一次浸出糖化法的工藝參數如下： 四川理工學院 畢業(yè)設計 13 糖化鍋料水比為 1:，加入 39℃的水使其混合后溫度變成 37℃，保持這個溫度30 分鐘，然后升 高溫度到 51℃，保持 75 分鐘，進行蛋白質休止。將經糖化鍋自帶加熱器換熱后的 88℃的麥醪加入糖化鍋中，在 63℃下保溫 30 分鐘，升溫至 70℃，用碘液檢查，直至變色為止，表示糖化已經完成。升溫到 78℃，保溫 5 分鐘，用泵將醪液加入過濾槽。 麥汁的過濾 麥汁過濾的目的 啤酒生產過程中，麥汁過濾時制備麥汁的一個重要工序。所謂麥汁過濾，就是把糖化醪中的水溶性物質與非水溶性物質進行分離的過程。在這個過程中，要在不影響麥汁質量的前提下，盡最大可能獲得浸出物，盡量縮短麥汁過濾時間。 麥汁過濾方法和國內現狀 麥汁的過濾方法大致分為三種：過濾槽法，快速滲出槽法和壓濾機法，壓濾機法又分為：傳統(tǒng)壓濾機法，袋式壓濾機法、膜式壓濾機和廂式壓濾機法。 （ 1） 過濾槽法：過濾槽過濾麥汁是當今世界上最普遍的一種方法，我國目前絕大多數啤酒廠都在使用這種方法。傳統(tǒng)過濾槽設備自動化程序低、過濾速度慢，每天約 5— 6次。醪液從頂部進入，麥汁質量不穩(wěn)定，出槽速度慢，有的仍需工人冒著高溫進入過濾槽進行清掃，久而久之將篩板踩得高低不平。而如今的過濾槽技術得到巨大發(fā)展，有自動化程度高，過濾速度快，操作簡單，勞動強度低，設備精簡，占地面積少，投資少，維護 費用低等優(yōu)點。 （ 2） 快速滲出槽法：由此法過濾出的麥汁渾濁度很難控制，因此在國內很少采用。 （ 3） 傳統(tǒng)壓濾機發(fā)：使用高壓擠出造成麥汁渾濁，洗槽水不均勻，濾布難以清洗，維修費用高，操作繁瑣，勞動強度大。因而被淘汰，幾乎沒有廠家使用。 （ 4） 袋式壓濾機法：由于其結構復雜在國內也很少采用。 （ 5） 模式壓濾機法和廂式壓濾機法：是 90 年代興起的采用聚丙烯濾板、低壓過濾的新型麥汁壓濾機，具有高效率、高收得率和全自動化的特點。我國不少企業(yè)，如北京雙合盛、重慶啤酒集團、哈爾濱啤酒廠等廠家引進了此類壓濾機，大大提高了我國麥汁過濾裝備水平。此法的缺點 是設備價格昂貴，一臺模式壓濾機曾高達 1200 萬元，一四川理工學院 畢業(yè)設計 14 臺廂式壓濾機 600 萬元人民幣。 本設計對麥汁過濾方法的選擇 綜上所述，過濾槽法和膜式、廂式壓濾機法各有優(yōu)缺點，但本著節(jié)約設備成本從而提高利潤的理念，本設計選用過濾槽法。 方法雖然古老，但今天槽的結構非常多變，合理的選用能提高過濾速度。如今的過濾槽技術得到巨大發(fā)展，有自動化程度高，過濾速度快，操作簡單，勞動強度低，設備精簡，占地面積少，投資少，維護費用低等優(yōu)點。 本設計選用優(yōu)質二棱大麥，采用連續(xù)浸濕粉碎方法粉碎，能夠滿足過濾槽法對麥芽粉碎度要求嚴格 的要求。 麥汁的煮沸與酒花添加 麥汁煮沸的目的： （ 1）蒸發(fā)水分、濃縮麥汁，蒸發(fā)混合麥汁中多余的水分，使麥汁濃縮到要求的濃度。 （ 2）滅菌和殺菌。過濾后的麥汁中含有少量細菌和酶類，為保證釀造過程中麥汁組分的一致，需要通過加熱使酶鈍化，同時加熱可殺滅細菌，保證啤酒的安全性。 （ 3）蛋白質變性和凝絮。煮沸時利用蛋白質熱變性與單寧結合反應使麥汁中的高分子蛋白質變性并絮凝以便除去，可以提高啤酒的非生物穩(wěn)定性。 （ 4）浸出酒花中的物質。賦予啤酒獨特的苦味和香味，同時提高啤酒的非生物和生物穩(wěn)定性。 麥汁煮沸的方法和設備 （ 1） 內加熱式煮沸 如今許多現代化的煮沸鍋均采用內加熱器。它的特點是：麥汁穿過垂直安裝在煮沸鍋內的列管式加熱器中的列管而被加熱向上沸騰。蒸汽被冷凝。在加熱器的上方安裝有傘形分布罩，借此使上升的麥汁反射向四周，同時可避免泡沫的形成。麥汁在煮沸鍋中循環(huán)良好。 內加熱式煮沸的優(yōu)點是： ①投資少，無需維護，沒有磨損； 四川理工學院 畢業(yè)設計 15 ②無需更多的電耗； ③沒有熱輻射損失； ④煮沸溫度和蒸發(fā)率可調整； ⑤在麥汁煮沸時不產生泡沫，也沒有帶入空氣； ⑥可使用低壓飽和蒸汽（ ）； ⑦內加熱器管束中的流速 低； ⑧煮沸鍋既不要外加熱器，也不要攪拌器。 內加熱式煮沸的缺點： ①內加熱器的清洗較困難； ②當蒸汽溫度過高時，會出現麥汁局部過熱，因為在管束中麥汁流速較??； ③麥汁局部過熱會導致麥汁色澤加深、口味變差。 （ 2） 外加熱式煮沸 此煮沸鍋的特點是外加熱器獨立安裝在鍋體外，從煮沸鍋底部流出的麥汁借助于泵，通過外加熱器進行每小時 7~12 次的循環(huán)加熱。麥汁被轉到外加熱器中加熱，麥汁從外加熱器的下部進入，加熱煮沸后，由上部排出并進入麥汁煮沸鍋。 在外加熱器里很容易產生過壓，因此，在外加熱器里麥汁煮沸溫度可達 108~112℃。在煮沸鍋麥汁入口處，由于壓力降低的緣故，帶來強烈的水分蒸發(fā)，因此可縮短麥汁煮沸時間，而不影響煮沸效果。 外加熱式煮沸的優(yōu)點是： ①煮沸時間可縮短 20%~30%，可節(jié)約能源。因為麥汁在外加熱器內過壓煮沸，所以有酒花苦味物質收得率高，可凝固性氮析出徹底； ②循環(huán)次數可調節(jié)； ③只需壓力很低的飽和蒸汽（ ）； ④煮沸強度和煮沸溫度可調節(jié)； ⑤借助卸壓效應，可使更多的對香味不利的揮發(fā)性物質被蒸發(fā)掉。 外加熱式的缺點是： ①由于需要泵循環(huán)，因而耗電量增加； ②外加熱器產生的大量輻射熱損失； ③增加額外投資費用； 四川理工學院 畢業(yè)設計 16 ④外加熱器中高速產生很大的剪切力。 （ 3）低壓麥汁煮沸 目前較多采用內加熱煮沸鍋進行低壓麥汁煮沸工藝