【文章內(nèi)容簡介】 進(jìn)行設(shè)計(jì)的 。 設(shè)計(jì)范圍 本設(shè)計(jì)為年產(chǎn) 10 萬噸 11176。的啤酒廠，重點(diǎn)設(shè)備煮沸鍋，糖化工段為重點(diǎn)工段 。 該設(shè)計(jì)包括 工藝方 法及流程 的選擇論證，物料衡算，耗熱量衡算， 耗冷 量衡算， 設(shè)備選型及論證，車間的布置， 設(shè)計(jì) 并繪制圖紙（糖化車間流程圖、發(fā)酵 車間流程圖、 糖化車間平面布置圖、糖化車間 立面布置圖、重點(diǎn)設(shè)備裝配圖）， 三廢處理等 。 指導(dǎo)思想 設(shè)計(jì)出來的啤酒廠要求 投資小 、 技術(shù)高 、運(yùn)行穩(wěn)定、管理方便、環(huán)境好 。 最重要的一點(diǎn)是生產(chǎn)成本低 。 根據(jù)查閱 有關(guān) 資料 和實(shí)際考察 。 本設(shè)計(jì)在確定工藝方法、工藝流程和設(shè)備選型時(shí)，參考了明月島啤酒廠和大連 雪 花 啤酒廠的實(shí)際情況 。 在工藝方面，力求合理性和先進(jìn)性；在設(shè)備方面， 采用先進(jìn)技術(shù)及機(jī)械化 、自動(dòng)化 生產(chǎn)控 制，提高勞動(dòng)力生產(chǎn)率； 在經(jīng)濟(jì)上 ，要做到合理 利用資源，降低能耗，減少污染，保護(hù)環(huán)境，減少浪費(fèi) 。 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 5 廠址的選擇 廠址 的地點(diǎn)及條件 本設(shè)計(jì)的廠址選擇在廣州市南沙開發(fā)區(qū) 。 廣州市南沙經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)位于廣州市的東南部、伶仃洋的西岸 。 規(guī)劃面積為 544 平方公里，期中陸地面積為 338 平方公里 。 她位于珠江三角洲的地理幾何中心，方圓 100 公里范圍內(nèi)把整個(gè)珠江三角洲城市群都網(wǎng)絡(luò)其中 。 南沙水路距香港 38 海里，距澳門 41 海里 。 周邊有廣州、珠海、深圳、香港、澳門等五大國際機(jī)場 。 南沙背靠著珠江三角洲 4000萬人口的廣闊市場腹地 。 又通過穗、深、港、澳等大城市連著海內(nèi)外市場，戰(zhàn)略位置突出，具有很強(qiáng)的市場潛力和輻射力 。 在這里建廠，原因有以下幾個(gè)方面：第一：市場廣闊 。 優(yōu)越的地理位置、龐大的消費(fèi)市場、遼闊的輻射區(qū)域，為投資者提供了廣闊的市場前景 。 第二：勞動(dòng)力資源豐富 。 自然條件 廣州地處南亞熱帶，屬南亞熱帶典型的季風(fēng)海洋氣候 。 由于背山面海，海洋性氣候特別顯著，具有溫暖多雨、光熱充足、溫差較小、夏季長、霜期短 、 水熱同期等氣候特征 。 年平均氣溫為 ～ ℃，日均氣溫都在 0℃以上 ； 雨量充沛，年降水量為～ 毫米 。 冬夏季風(fēng)的交替是廣州季風(fēng)氣候突出的特征 。 冬季的偏北風(fēng)因極地大陸氣團(tuán)向南伸展而形成的，干燥寒冷 。 夏季偏南風(fēng)因熱帶海洋氣團(tuán)向北擴(kuò)張所形成的，溫暖潮濕 。 夏季風(fēng)轉(zhuǎn)換為冬季風(fēng)一般在 9月份，而冬季風(fēng)轉(zhuǎn)換為夏季風(fēng)在 4月份 。 南沙位于珠江出?？?，珠江水量充沛，上游支流多，能及時(shí)更新水源 。 提供大量的清潔用水 。 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 6 第 2 章 啤酒廠生產(chǎn)工藝 及論證 原料 大米 啤酒釀造用大米，原則上凡大米不論品種均可用來釀造，但從啤酒風(fēng)味而言，米的食感越好，釀造的啤酒風(fēng)味也愈好 [1]。 一般來說梗米優(yōu)于山米，晚稻米優(yōu)于早稻米，糯米優(yōu)于非糯米 。 糯米釀造啤酒，發(fā)酵度適中，啤酒的口味純凈，泡持性好 。 由于大米淀粉含量高（ 75%～ 82%），無水浸出率高達(dá) 90%～ 93%，無花色苷，含脂肪低（ %～ %），并含有較多泡持蛋白（糖蛋白） 。 本設(shè)計(jì)用大米（大米﹕麥芽 =3﹕ 7） 作輔料釀造啤酒， 所釀造的啤酒 色澤淺、口味柔和 ，泡沫潔白細(xì)膩，泡持性好，它是優(yōu)良的啤酒輔料 。 現(xiàn)階段有人 應(yīng)用正交旋轉(zhuǎn)組合試驗(yàn)設(shè)計(jì) ,研究了在擠壓大米過程中添加酶制劑作啤酒輔料對糖化過程的影響規(guī)律 。 試驗(yàn)結(jié)果表明 ： 用擠壓加酶大米作啤酒輔料 ,淀粉 利用率較高 ,其麥汁浸出物收得率提高了%。 在可見的未來， 擠壓膨化 大米 啤酒輔料是啤酒釀造技術(shù)發(fā)展趨勢之一 [2]。 大米對啤酒風(fēng)味的影響 : 正面：用大米做輔料，可以改善啤酒的色澤和風(fēng)味，泡沫潔白細(xì)膩，泡持性耗， 提高啤酒的非生物穩(wěn)定性 。 負(fù)面：經(jīng)過碾米后的精米，極不耐貯藏，在貯藏中由于呼吸作用、氧化作用、酶促分解，使米質(zhì)惡化 。 特別是脂肪分解后形成脂肪酸，滲透進(jìn)入胚乳，充塞于直鏈淀粉的螺旋圈內(nèi)，導(dǎo)致阻礙淀粉吸水膨脹，使糊化困難 。 在釀制過程中不飽和的脂肪酸可通過酶和 非酶氧化為過氧化物，進(jìn)一步氧化為羥基化合物，形成啤酒風(fēng)味老化的醛類物質(zhì) 。 麥 芽 溶解良好的麥芽應(yīng)該無霉雜味，麥芽香濃，牙咬發(fā)脆且松散 。 優(yōu)質(zhì)淺色麥芽具淡黃色而有光澤感 。 優(yōu)良淺色麥芽糖化時(shí)間為 10～ 15min，糖化時(shí)間代表著麥芽淀粉酶的綜合性活動(dòng)，時(shí)間愈短活力愈強(qiáng) 。 本設(shè)計(jì)采用淡色麥芽作為主要原料釀造啤酒 。 淡色麥芽的感官要求 —— 淡黃色、有光澤、具有麥芽香味、無異味、無霉粒 。 在釀造時(shí)要先將大麥制成麥芽，再進(jìn)行糖化和發(fā)酵，方能用于釀酒 。 大麥在人工控制和外界條件下發(fā)芽和干燥的過程，即稱為麥芽制造 。 大麥發(fā) 芽后稱綠麥芽，干燥后叫麥芽 。 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 7 麥芽的制造主要分為四個(gè)階段： 第一：精選后的大麥浸泡在水中，使大麥吸收水分，達(dá)到能發(fā)芽的要求，此階段稱為浸麥 。 根據(jù)設(shè)備和工藝要求的不同，有多種方法 。 第二：然后在人工控制的條件下進(jìn)行發(fā)芽，利用發(fā)芽過程中形成的酶系，使大麥的內(nèi)容物質(zhì)進(jìn)行分解，變?yōu)辂溠?。 大麥發(fā)芽的主要目的：胚乳細(xì)胞壁的部分或全部降解，使干燥后的麥芽變得疏松，更易粉碎，內(nèi)容物質(zhì)更容易溶出 。 第三 :發(fā)芽完畢成為綠麥芽，利用熱空氣進(jìn)行干燥 。 干燥的目的：使綠麥芽停止生長和酶的分解作用，除去多余的水分，防止腐爛，便于運(yùn)輸 。 使 根部干燥便于除去，增加麥芽的色、香、味 。 第四：經(jīng)過機(jī)械原理將麥芽的根除去 。 釀造水 啤酒的主要成分是水，所以水的好壞對啤酒的影響很大 。 用于釀 造啤酒的水應(yīng)該是無色、透明、無沉淀、無味、總?cè)芙恹} 150～ 200mg/L、 PH 值 ～ 、有機(jī)物（高錳酸鉀耗氧量） 0～ 3mg/L、鐵鹽（以 Fe 計(jì)） ＜ 、錳鹽（以 Mn計(jì)） ＜ 、氨態(tài)氮（以 N 計(jì)） ＜ 、氯化物（以 Cl 計(jì)） 20～ 60mg/L、游離氯 ＜ 。 質(zhì)量指標(biāo)應(yīng)符合啤酒大麥國家標(biāo)準(zhǔn) 。 通常，軟水適于釀造淡色 啤酒，碳酸鹽含量高的硬水適于釀制濃色啤酒 。 淡色啤酒用水要求為：無色，無臭，透明，無浮游物，味純正，無生物污染；硬度低；鐵、錳含量低（含量高對啤酒的色、味有害，而且能引起噴涌現(xiàn)象）；不含亞硝酸鹽 。 酒花 釀造啤酒過程中，添加 酒花能賦予啤酒柔和優(yōu)美的芳香和爽口的微苦味，能加速麥汁中高分子蛋白質(zhì)的絮凝，能提高啤酒泡沫起泡性和泡持性，也能增加麥汁和啤酒的生物穩(wěn)定性 [1]。 我國酒花主要產(chǎn)地新疆、內(nèi)蒙、甘肅、青海、黑龍江及北京地區(qū)，均在北緯 40176?！?0176。 。 酒花栽培氣溫的要求，生長期 14～ 19℃，開花期 17～ 23℃，成熟期 15～ 25℃ .酒花宜在中性土壤、低地下水位、雨水少（但要有灌溉）、長日照（ 1700～ 2600h）的地區(qū)栽培 。 酒花的化學(xué)組成中，對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 。 酒花中的 ? 酸在麥汁煮沸時(shí)異構(gòu)化，形成異 ? 酸，賦予啤酒爽快的苦味。在傳統(tǒng)麥汁煮沸過程中，酒花 ? 酸只有 50%能被 利用，同時(shí)由于酵母吸附以及啤酒過濾，會(huì)齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 8 進(jìn)一步損失。所以，啤酒中 ? 酸的總利用率很少超過 40%，有時(shí)可能只有 10%。為了最大限度提高 ? 酸利用率，目前開發(fā)出多種異構(gòu)化酒花制品，異構(gòu)顆粒酒花就是其中的一種。顆粒酒花是目前世界上使用最廣泛的酒花制品，也是國內(nèi)啤酒企業(yè)應(yīng)用最多的酒花制品。顆粒酒花較全酒花的利用率提高了 10%～ 25%，貯藏和運(yùn)輸體積減少達(dá) 80%以上。異構(gòu)顆粒酒花是把 ? 酸先經(jīng)異構(gòu)化處理，再用于啤酒釀造， 酒花利用率提高 90%以上 [3]。 多酚對啤 酒質(zhì)量有雙重影響 ： 一方面 ： 是啤酒口味助劑能加強(qiáng)啤酒的醇厚性和抗氧化能力 。 在麥汁煮沸時(shí)及冷卻過程中 ， 能與蛋白質(zhì)結(jié)合產(chǎn)生凝固物沉淀 ， 促進(jìn)非生物穩(wěn)定性 。 另一方面 ： 多酚能與啤酒中的蛋白質(zhì)形成聚合體 ， 是造成啤酒渾濁的主要原因 ，影響啤酒的非生物穩(wěn)定性 。 要避免形成這種類型的渾濁 ， 可以去除蛋白多酚或兩者成比例的去除 。 采用吸附劑通過吸附作用除去啤酒中的多酚類物質(zhì) ， 減少或者除去形成蛋白質(zhì)多酚類物質(zhì)復(fù)合物的前體 。 不但能提高啤酒的澄清度 ， 還能使啤酒穩(wěn)定延長啤酒的貨架壽命 ， 改善啤酒的風(fēng)味 。 常用的吸附劑有 ： 皂土 、 活性炭 、 硅膠 、 尼龍 、 PVPP 等 。由于 PVPP 具有生理安全性吸水性水不溶性絡(luò)合性等特性 ， 是一種性能優(yōu)良的多酚類物質(zhì)吸附劑被廣泛應(yīng)用于啤酒工業(yè)中 [4]。 表 21 酒花的感官評定 內(nèi)容 鑒定情況 外觀 花體整齊、完整；黃綠色，有光澤，葉片內(nèi)花粉飽滿，金黃色 純凈度 優(yōu)良的酒花應(yīng)不含葉、梗及其他雜物 手感 干燥良好的酒花有彈性，以手挫擦，有油膩的粘性感覺 香味 干燥良好的酒花以手挫擦，含有酒花特有的清香氣味 表 22 酒花的化學(xué)鑒定 內(nèi)容 鑒定情況 水分 應(yīng)在 10%以內(nèi) ? 酸 香型酒花應(yīng)在 5%以上；苦型酒花應(yīng)在 8%以上 軟樹脂 香型酒花應(yīng)在 14%以上，苦型酒花應(yīng)在 16%以上 酵母 啤酒酵母在麥汁中 25℃培養(yǎng)三天，細(xì)胞為圓形、卵形、橢圓形到臘腸形 。 世界各大型啤酒廠均有自己獨(dú)特的菌株，各菌株特性是由生產(chǎn)廠長期馴養(yǎng)、選育獲得的 。 由于啤酒酵母種類不同，導(dǎo)致所釀造的啤酒風(fēng)味也多種多樣 。 啤酒酵母的 凝絮特 性 是重要的生產(chǎn)特性，它會(huì)影響酵母回收再利用于發(fā)酵的可能，齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 9 影響到發(fā)酵速率和發(fā)酵度，影響啤酒過濾方法的選擇，乃至影響到啤酒風(fēng)味 。 金屬離子對凝聚作用影響極大 。 特別是鈣離子，一般 認(rèn)為在啤酒中 Ca2+達(dá)到 30mg/L 以上，啤酒酵母才能呈良好的凝聚性 其他二價(jià)離子也能促進(jìn)凝聚，但遠(yuǎn)比 Ca2+低 [1]。 啤酒釀造中 ， 酵母主要起的作用就是降糖，產(chǎn)生二氧化碳和酒精 。 啤酒工廠為了確保酵母的純度，進(jìn)行以單細(xì)胞培養(yǎng)法為起點(diǎn)的純粹培養(yǎng) 。 為了避免野生酵母和細(xì)胞的污染，必須嚴(yán)格啤酒工廠的清洗滅菌工作 。 評價(jià)酵母菌種優(yōu)良與否，主要從以下幾個(gè)方面考慮： 形態(tài)學(xué)上的要求：細(xì)胞形態(tài)為圓形或卵圓形，優(yōu)良菌株酵母短軸與長軸之比為 1：（ ～ ），細(xì)胞大小趨向于中小型體積為（ 100μm3～ 160μm3），相同接種量 ，細(xì)胞比表面積大，發(fā)酵速度快 。 生理學(xué)要 求：希望選擇繁殖速度快的菌株，細(xì)胞倍增時(shí)間短，細(xì)胞密度增長快， 短接種后的停滯期，很快進(jìn)入對數(shù)生長期 。 發(fā)酵力的要求：主要指酵母對糖的發(fā)酵能力，希望酵母具有良好的合成麥芽糖和麥芽三糖滲透酶的能力，使酵母能利用麥芽糖、麥芽三糖進(jìn)行發(fā)酵，提高發(fā)酵度 。 凝聚性和沉淀能力：凝聚性太強(qiáng)的酵母一般發(fā)酵速度較慢，發(fā)酵度偏低，雙乙酰還原慢 。 要求凝聚性適中，即能達(dá)到較高的發(fā)酵度，又沉淀堅(jiān)實(shí)，發(fā)酵完畢后能順利從發(fā)酵液中分離 。 雙乙酰峰值和還原速度：希望雙乙酰峰值低，還原速度快 。 揮發(fā)性風(fēng)物物 質(zhì)：要求酵母最終代謝產(chǎn)物賦予啤酒以良好的風(fēng)味 。 酵母對壓力的耐受力：希望酵母對壓力有較強(qiáng)的耐受力 。 酵母的穩(wěn)定性：希望酵母能抗變異，連續(xù)發(fā)酵 10 代以上發(fā)酵速度、發(fā)酵度、雙乙酰含量及酒的風(fēng)格無顯著變化 。 主酵液和成品啤酒的風(fēng)味品嘗：不能有特殊的異香、異味 。 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 10 啤酒生產(chǎn)工藝流程 圖 21 啤酒生產(chǎn)工藝流程圖 工藝原理及方法 其主要過程有原料粉碎，糖化，過濾，麥汁煮沸，麥汁后處理等幾個(gè)過程 。 原料粉碎 原料粉碎的目的主要在于 ，使表皮破裂，增加麥芽本身的表面積，使其內(nèi)容物質(zhì)更容易溶解，利于糖化 。 按其粉碎類型來說，可以分為干粉碎和濕粉碎兩種 。 大米 的粉碎：對于大米來說，粉碎得越細(xì)越好，越利于糊化 。 輔料粉碎后的時(shí)間不能超過 24h，防止發(fā)熱結(jié)塊 。 本設(shè)計(jì)采用濕法粉碎，原因是由于麥芽皮殼充分吸水變軟，粉碎時(shí)皮殼不易磨碎，胚乳帶水碾磨，較均勻，糖化速度快，可提高過濾速度 20%～ 25%。 麥芽在預(yù)浸槽中用溫水（ 25～ 50℃）浸泡 10～ 20min，使麥芽的含水量達(dá)到 25%～35%，放走浸泡水，用加料錕把麥芽加入四錕式粉碎機(jī)中，帶水粉碎，粉碎物 在勻漿槽中加入 30～ 40℃糖化水，勻漿后用醪泵送至糖化鍋 。 沉淀槽 冷卻器 粉碎機(jī) 大米 糊化鍋 加酒花 麥芽 粉碎機(jī) 糖化鍋 過濾槽 煮沸鍋 罐裝 滅菌 清酒罐 過濾機(jī) 發(fā)酵罐 擴(kuò)培罐 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 11 糖化 方法及工藝論證 糖化是指將麥芽和輔料中的高分子貯藏物質(zhì)及其分解產(chǎn)物，通過麥芽中各種水解酶類作用，以及水和熱力作用，使之溶解并溶解于水 。 本設(shè)計(jì)采用雙醪浸出糖化方法，所制麥汁色澤淺，粘度低，味柔和，發(fā)酵度高 。 特別適合釀造淺色淡爽型啤酒 .而且操作簡單，糖化時(shí)間短，在 3 小時(shí)內(nèi)即可完成 。 目前我國用輔料釀造淡色啤酒的廠家大多采用此法 。 釀制的啤酒，色澤淡黃，泡沫豐富，潔白細(xì)膩，掛杯持久，具有特殊風(fēng)味 。 整個(gè) 糖化 過程包括：淀粉分解，蛋白質(zhì)分解， β 葡聚糖分解，酸的形成和多酚物質(zhì)的變化 。 糖化過程是原料的分解和萃取過程，它主要是依靠麥芽中各種水解酶的酶促