【導(dǎo)讀】數(shù)與數(shù)據(jù)，進行生產(chǎn)方法選擇，工藝流程與工藝條件的確定與論證。的計算；發(fā)酵車間耗冷量計算。、發(fā)酵車間設(shè)備的選型計算；包括設(shè)備的容積、型號、主要尺寸。該設(shè)計為年產(chǎn)25萬噸10度啤酒工廠設(shè)計，采用糖蜜原料發(fā)酵。過程中一些廢棄物的回收機利用等合理優(yōu)化設(shè)計生產(chǎn)工藝過程。設(shè)計知識運用于實際，尋找生產(chǎn)啤酒生產(chǎn)工廠的最優(yōu)生產(chǎn)方案。

　　

【正文】 不僅把它作為了美容品，也成為了餐桌上不可缺少的一部分。它還可以作為一種美味劑，在菜肴的烹調(diào)中發(fā)揮重 要的作用。所以啤酒的市場前景非常大。 根據(jù)網(wǎng)上的資料顯示，人們對瓶裝啤酒的消費額最大，其次是扎啤。且飲 600ml容量的居多?，F(xiàn)在市場上淡啤還是比較暢銷，消費群體以年輕人為主。但是隨著國外品牌的增多，工廠要做好開發(fā)其它品種啤酒的準(zhǔn)備。尤其是保健啤酒也是一開發(fā)的重點對象。 工廠根據(jù)河源及周邊地區(qū)已存在的品牌啤酒和城市的消費能力及群體的消費嗜好。把年產(chǎn)量定為 25 萬噸淡啤是合理的。 廣東石油化工學(xué)院 本科畢業(yè) 設(shè)計 :年產(chǎn) 25 萬噸 10 度啤酒工廠設(shè)計 10 第五章 啤酒發(fā)酵工藝 麥芽汁經(jīng)啤酒酵母發(fā)酵釀制而成啤酒。酵母的主要代謝產(chǎn)物是乙醇和二氧化碳，但同時也形成一系列發(fā)酵副產(chǎn)物，如醇類、醛 類、酸類、酮類、酉旨類和硫化物等物質(zhì)這些發(fā)酵產(chǎn)物決定了啤酒的風(fēng)味、泡沫、色澤和穩(wěn)定性等各項理化指標(biāo)，同時也賦予了啤酒典型的特色 [1]。 ．啤酒酵母的擴大培養(yǎng) 首先用平板分離法獲得優(yōu)良的酵母菌株，然后進行實驗室和生產(chǎn)現(xiàn)場的擴大培養(yǎng)。 實驗室擴大培養(yǎng)： 斜面試管 → 試管或富氏瓶培養(yǎng) → 巴氏瓶或三角瓶培養(yǎng) → 卡氏罐培養(yǎng) 圖 啤酒酵母 實驗室擴大培養(yǎng) 流程圖 生產(chǎn)現(xiàn)場擴大培養(yǎng)： 漢生－庫勒氏培養(yǎng)罐擴大培養(yǎng) → 酵母擴大培養(yǎng)罐 → 酵母二級擴大培養(yǎng)罐 → 錐形罐 圖 啤酒酵母 生產(chǎn)現(xiàn)場擴大培養(yǎng) 流程圖 ．啤 酒的發(fā)酵 啤酒發(fā)酵因所用酵母的不同，分為上面發(fā)酵和下面發(fā)酵。前者采用上面酵母和較高的發(fā)酵溫度，后者采用下面酵母和較低的發(fā)酵溫度。下面發(fā)酵是普遍使用的啤酒生產(chǎn)方法。本設(shè)計采用下面發(fā)酵。 啤酒的發(fā)酵方法有傳統(tǒng)方法和現(xiàn)代方法。傳統(tǒng)方法是將啤酒發(fā)酵分為前發(fā)酵 (或主酵 )和后發(fā)酵 (后貯 )兩個階段 。前酵池和后貯罐都放置在很大的冷藏室環(huán)境 進行 溫度控制調(diào)節(jié) :酵母的繁殖和大部分可發(fā)酵性搪的代謝在前發(fā)酵階段完成，剩余糖份分解、二氧化碳溶解、成熟和澄清在后發(fā)酵階段完成?，F(xiàn)代方法是以 20 世紀 60 年代廣泛采用錐形發(fā)酵罐為代表，露天放 置，酵母繁殖、降搪、成熟和澄清均在一個發(fā)酵罐中完成，叫做露天錐罐一罐法發(fā)酵 [4]。各發(fā)酵方法比較如下： 1. 傳統(tǒng)發(fā)酵法：啤酒質(zhì)量好，工藝簡單成熟，但周期長，投資大，占地面積大，工作環(huán)境差，不便于機械化、自動化生產(chǎn)，故不采用。 ：發(fā)酵周期短，便于自動化控制，節(jié)省人力、廠房和用地，動力消耗低，但管理要求高，否則易污染，設(shè)備造價高，對酵母要求也高，產(chǎn)品質(zhì)量差，工藝不成熟，第五章 啤酒發(fā)酵工藝 11 11 故不采用。 3. 固定化酵母發(fā)酵法：發(fā)酵周期短，設(shè)備簡單，縮減酵母培養(yǎng)工藝，節(jié)省投資，減少占地面積，便于管道化生產(chǎn)，但工藝不成 熟，啤酒性能不穩(wěn)定，尚在試驗中，故也不采用。 4. 錐形罐單罐發(fā)酵法：單位占地面積的啤酒產(chǎn)量大，可方便排放酵母及其他沉淀物，發(fā)酵溫度控制方便，發(fā)酵周期短，便于自動控制，節(jié)省人力與洗滌費用，衛(wèi)生條件比較好，改善了工作環(huán)境，易于回收 CO2和酵母，降低生產(chǎn)成本，且廣泛應(yīng)用，工藝成熟，啤酒質(zhì)量較好，故本設(shè)計采用此法 [15]。另外，高溫發(fā)酵有利縮短發(fā)酵周期，但副產(chǎn)物較多，影響啤酒的風(fēng)味。而低溫發(fā)酵則風(fēng)味好，周期長，考慮保證產(chǎn)品的質(zhì)量，故采用低溫發(fā)酵。 發(fā)酵罐 ———— → 酵母離心分離機 ↓ ＼ ↓ 留種酵母 ＼廢酵母 廢酵母 ↓ ↓ ＿＿＿＿＿ ↓ 酵母種罐 ↓ 酵母洗滌 ↓ 酵母干燥 圖 啤酒發(fā)酵工藝流程 圖 （ 1） 三鍋麥汁注滿一發(fā)酵罐，時間少于 12小時，加 ％的酵母。 （ 2） 冷麥汁進罐溫度為 9 ℃ ，自然升溫至 12 ℃ ，然后保持 12 ℃ 發(fā)酵 5 天 . （ 3） 糖度降至 － 11176。Bx ，通過 CO2測純度并回收，降至 時停止，保證 kg/cm2 （ 4） 在 2 ℃ 保持 5 天，使外 觀發(fā)酵度達 60％以上，用 36 小時把發(fā)酵液降至 7 ℃ ，排酵母一次，還原雙乙酰 6天，每天排酵母及凝固物一次。 （ 5） 當(dāng)雙乙酰含量低于 ppm 后，用 36小時降溫至 3 ℃ ，保持 3 天，再泵至罐外的薄板冷卻器中把溫度冷至 1 ℃ ，然后送至啤酒處理罐冷罐 7 天，每天排一次酵母及冷凝固物，并進行 CO2洗滌， 7 天后濁啤酒經(jīng)硅藻土過濾機過濾，同時進行啤酒混濁經(jīng)驗和濾過酒檢查，然后進入清酒罐，再進入包裝車間。 啤酒的過濾 發(fā)酵完的啤酒 — → 冷卻器 — → 處理罐 — → 薄板冷卻器 — → 硅藻土過濾機 — → 紙板過濾機 — → 清酒罐 圖 啤酒過濾流程圖 廣東石油化工學(xué)院 本科畢業(yè) 設(shè)計 :年產(chǎn) 25 萬噸 10 度啤酒工廠設(shè)計 12 發(fā)酵出來的啤酒經(jīng)酵母分離機分離出來后，進入一薄板冷卻器，然后進入啤酒處理罐，進行 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、硅藻土過濾機、紙板過濾機、雙流過濾機、錯流過濾機、無菌膜過濾機?，F(xiàn)在普遍使用的是過濾設(shè)備是硅藻土過濾機、紙板過濾機和無菌膜過濾機。硅藻土過濾機作為啤酒的粗濾，紙板過濾機作為啤酒的精濾，無菌膜過濾機主要用于生產(chǎn)純生啤酒 [5]。 硅藻土過濾機 主要有板框式、燭式、水平圓盤式三種，本設(shè)計采用板框式。 . 啤酒包裝 過濾完的啤酒，在清酒罐低溫存放準(zhǔn)備包裝，通常同一批啤酒應(yīng)在 24 小時內(nèi)包裝完畢。均采用 瞬時巴氏殺菌工藝技術(shù)和 自動包裝生產(chǎn)線。 啤酒殺菌的目的是保證啤酒的生物穩(wěn)定性，有利于長期保存。 濾過啤酒 ↓ 瓶子 — → 選瓶 — → 浸瓶 — → 洗瓶 — → 空水 — → 驗瓶 — → 裝酒 — → 壓蓋 — → 巴氏滅菌 — → 驗酒 — →貼標(biāo) — → 裝箱 — → 瓶裝熟啤酒 圖 瓶裝 流程圖 空罐卸裝托盤機 — → 鏈條輸送機 — → 洗滌機 — → 罐裝機 — → 自動定量儀 — → 分道器 — → 殺菌機 — → 風(fēng)干機 — → 測重 儀 — → 垛裝 圖 罐裝 流程圖 空桶 — → 浸泡 — → 刷洗 — → 蒸汽滅菌 — → 罐裝 — → 垛裝 圖 桶裝 流程圖 . 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。 第五章 啤酒發(fā)酵工藝 13 13 CO2 貯氣柜 → 超壓裝置 → 壓縮機 → 氧化劑洗滌 器 → 水冷卻器 → 活性炭過濾器 → 壓縮機 → 冷卻器 → 干燥裝置 → 冷卻器 → 液態(tài) CO2貯存罐 圖 流程圖 CO2 回收處理系統(tǒng)是使用密閉式發(fā)酵容器時特有的附屬設(shè)備，是錐形罐的配套設(shè)備。回收工藝主要有 3種： （ 1） 高壓法：高壓法 CO2純度低，操作強度大，儲存方法單一，故也不采用。 （ 2） 低壓法：該法產(chǎn)生的 CO2一般不能以液態(tài)儲藏，且如果無發(fā)酵氣，就不能供氣，故不采用。 （ 3） 中壓法：采用專用的無油 CO2壓縮機將 CO2壓縮凈化后在冷凍系統(tǒng)進行凈化，該法產(chǎn)生的 CO2純度高，儲存效率高，使用方 便。故本設(shè)計采用。其組成部分為：泡沫捕集器，貯氣球，水洗塔，壓縮站，干燥氣，凈化器，液化器，貯液罐，氣化器 。 根據(jù)酵母和發(fā)酵液的相對密度不同，采用離心機分離酒液和酵母。 每生產(chǎn) 100噸啤酒可得含水分 75％－ 80％的剩余酵母泥 t，可制成含水 ％－ 10％的干酵母約 t[5]。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)濟和社會效益，故本設(shè)計采用一個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 圖 酵母回收流程圖 廣東石油化工學(xué)院 本科畢業(yè) 設(shè)計 :年產(chǎn) 25 萬噸 10 度啤酒工廠設(shè)計 14 第六章 啤酒工藝流程 原料要求 大麥的要求 a)、感官要求 麥粒有光澤，呈淡黃色，子粒飽滿，大小均勻，表面有橫向且細的皺紋，皮較 薄。 b)、物理檢驗 1)千粒重 35~45g。能通過 篩孔徑的麥粒，應(yīng)占 85%以上。 2)將大麥從橫面切開，胚乳段面應(yīng)呈軟質(zhì)白色，透明部分越少越好。 3)發(fā)芽率要求不得低于 96%，發(fā)芽力要求達到 85%以上。 c)、化學(xué)檢驗 1)淀粉含量在 65%以上 2)含水量在 12%～ 13% 3)在 15℃浸泡 48h，大麥含水不低于 42% 4)蛋白質(zhì)含量為 9%～ 12%，其中 1/3～ 1/2 的蛋白質(zhì)可溶解到麥芽汁中。 注： 1)已正式定名的芳香型啤酒花制成的顆粒啤酒花，其 α 酸含量不受此要求限制。2)β 酸 %為推薦值 。 麥芽質(zhì)量的要求 a)、外觀特征 干麥芽應(yīng)無霉味，呈淺黃色，具有香味，口咬發(fā)脆且松散。麥芽色澤是判斷麥芽質(zhì)量優(yōu)劣的重要依據(jù)。 b)、化學(xué)檢驗及指標(biāo) 1)水分 ～ % ，蛋白質(zhì)含量為 ～ % 2)粗、細粉浸出率差 ～ % 3)細粉的碘值﹤ ，最終發(fā)酵度﹥ 80% 4)蛋白質(zhì)溶解度為 40～ 42% 5)PH 值為 ～ 6)煮沸色度≤ 7)α 淀粉酶≥ 40ASBC 單位 a)要求水的總硬度不超過 ,硬度 過高會使糖化醪的酸度降低，從而影響糖化和發(fā)酵。 b)鐵離子濃度小于 ,氯離子濃度屬于 20~60mg/L，氯氣小于 ， 氨基氮小于 第六章 啤酒工藝流程 15 15 c)衛(wèi)生指標(biāo)要求細菌總數(shù)不得超過 100 個 /ml，不得有大腸桿菌和八疊球菌。 啤酒工藝流程 酒花 ↘ 酵母↘ 原料粉碎 糖化過濾 煮沸 冷卻 發(fā)酵 濾酒 驗瓶 殺菌 貼標(biāo) 噴碼 裝箱入庫 圖 釀造啤酒的原料 釀造啤酒的主要原料是大麥，水，酵母，酒花及輔料。 大麥?zhǔn)瞧【粕a(chǎn)的重要原料，先將起制成麥芽，再用于釀酒。它不僅淀粉含量高而且還為糖化時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)。水是啤酒含量最多的成分，在釀造的過程中，水中的各種離子的作用是不可低估的，在一定程度上影響酵母的生產(chǎn)和啤酒的質(zhì)量。酒花對啤酒的質(zhì)量非常重要，它不僅賦予啤酒特殊的苦味，同時也影響啤酒的苦味與香 氣。對啤酒發(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。使用輔料是為了提供廉價的浸出物或糖類，這樣會減少麥芽的使用量，降低啤酒生產(chǎn)的成本。 麥芽的制備 制麥芽的目的是為了產(chǎn)生出各種水解酶便于糖化時便于淀粉和蛋白質(zhì)的水解。所制得的麥芽不僅除掉了更多的水分和生腥味，而且干麥芽具有了特色的色，香，味，對啤酒的風(fēng)味產(chǎn)生了很大影響，這就比直接用大麥粒做糖化原料好。 麥汁的制備 其主要過程有原料粉碎，糖化，醪液過濾，麥汁煮沸，麥汁后處理等幾個過程。 a)．原料的粉碎采用濕法粉碎。濕 粉碎就是將麥芽通過噴水浸漬和充以空氣使其水分達到 28— 30％，然后在增加水分的條件下，用對輥粉碎機粉碎，一面粉碎，一面加水調(diào)漿，泵入糖化鍋。這樣的粉碎物，麥皮完整，面胚乳則被磨成漿狀細粒，既有利于加速麥汁過濾，又可增加麥芽浸出率。 b)．利用麥芽所含的酶，將麥芽和麥芽輔助原料申的不溶性高分子物質(zhì)，逐步分解為可溶性的低分子物質(zhì)，這個分解過程，稱為糖化，由此制備的浸出物溶液就是麥芽汁。本設(shè)計中的糖化方法采用的是雙醪二次煮出糖化法。麥芽在糖化鍋中進行蛋白質(zhì)分解，輔助原料大米與一部分麥芽在糊化鍋進行糊化和液化然后兌 醪，達到所需要的糖化溫度。 糊化鍋中投入大米為總麥芽量的 20%，料液比為 1： 5。糊化醪開始的溫度為 45～50℃，保溫 30min，蛋白質(zhì)分解。緩慢升溫至 70℃，α 淀粉酶的作用增強，非糖化比例增加。再保溫 15min，迅速加熱至沸，保持煮沸狀態(tài) 20～ 40min，然后兌入糖化醪中。 廣東石油化工學(xué)院 本科畢業(yè) 設(shè)計 :年產(chǎn) 25 萬噸 10 度啤酒工廠設(shè)計 16 糖化鍋中的料水比為 1： [6]。為了防止麥芽中各種酶因高溫而引起破壞，糖化時的溫度變化一般是由低溫逐步升至高溫的。糖化的不同階段所采取的控制溫度也不同?？?