【導(dǎo)讀】價廉物美已受到越來越多消費(fèi)者的喜愛，已經(jīng)逐步成為人們大眾最喜愛的飲料之一。從1903年啤酒進(jìn)入中。然而，我國啤酒產(chǎn)量卻僅以每年10%的速度增加，這說明啤酒在我國還無法完全滿足人們?nèi)找?。增長的物質(zhì)文化需求，中國啤酒市場擁有非常廣闊的前景，為生產(chǎn)提供了可行性保證。，掌握一定的工廠設(shè)計(jì)的專業(yè)技能，鞏固專業(yè)知識的。論證及工藝參數(shù)的選擇。，包括發(fā)酵車間物料，熱量，冷耗量，空氣消耗量，耗水量等進(jìn)行橫算。衡算結(jié)果對發(fā)酵車間設(shè)備及其附屬設(shè)備選型以及發(fā)酵罐進(jìn)行結(jié)構(gòu)及強(qiáng)度設(shè)計(jì)。，發(fā)酵車間帶控制點(diǎn)流程圖和全場工藝流程方塊圖。大米，生產(chǎn)旺季占全年產(chǎn)量的80%，全年生產(chǎn)天數(shù)為300天，設(shè)計(jì)的主體為發(fā)酵車間，算，熱量衡算，冷耗衡算，水衡算和設(shè)備選型的計(jì)算及重點(diǎn)設(shè)備選型及計(jì)算。

　　

【正文】 酒工藝選擇與論證 19 使用酒花球果，并加入到煮沸鍋的工藝，在 煮沸結(jié)束后應(yīng)采用酒花分離器盡快分離出酒花糟。 我國廣泛使用帶篩孔的酒花分離器。本設(shè)計(jì)也采用帶篩孔的酒花分離器。 (2) 熱凝固物的分離 糖化醪 過濾后 得到 的麥汁 中含 有水溶 性的 清蛋白 和少 量鹽溶 性蛋白質(zhì)以及 肽段， 這些物 質(zhì)在 煮沸時 變性和 多酚 結(jié)合形 成熱 凝固物 ，主要 成分為： 粗蛋白質(zhì)： 50％～ 60％ 酒花樹脂： 16％～ 20％ 灰 分： 2％～ 3％ 多酚有機(jī)物： 20％～ 30％ 濕熱凝固物（含揮發(fā)物 80％～ 85％），占麥汁量的 0 .3％～ ，每立方米麥汁約得絕干熱凝固物 ～ kg。如不分離熱凝固物，在發(fā)酵中，會引起 酵母吸 附絮凝 使發(fā) 酵不正 常。同 時會 再次分 散， 將來帶 入啤酒 ，影響啤酒的非生物穩(wěn)定性和風(fēng)味。所以工藝上應(yīng)力求徹底分離熱凝固物。 糖化醪 過濾后 得到 的麥汁 中含 有水溶 性的 清蛋白 和部 分鹽溶 性球蛋白以及水溶性高肽等，這些物質(zhì)在煮沸時變性和多酚結(jié)合形成熱凝固物。 濕熱凝固物（含揮發(fā)物 80%85%）， 占麥汁量的 %%，每立方米麥汁約得絕干熱凝固物 g。近代 80%90%的工廠均采用回旋沉淀槽法，利用旋轉(zhuǎn)麥汁離心力分離。 本設(shè)計(jì) 中采用 回旋 沉淀槽 沉淀 法分離 熱凝 固物， 利用 麥汁離 心力分離實(shí)現(xiàn)分離。 (3) 冷凝固物分離 凝固物是分離熱凝后澄清的麥汁，在冷卻到 50O C 以下，隨著冷卻進(jìn)行，重新出現(xiàn)混濁物質(zhì)并在 25OC 時最多。另外在 60OC 時又恢復(fù)澄清 透明，所以此過程是可反的 . 麥汁冷 凝固物 組成 為： 多肽 45％～ 65％ 、多酚 30％～ 45％ 、多糖2％～ 4％、灰分 1％，具有 2 個等電點(diǎn)， 和 ，當(dāng)溫度大于 60O C時會重新分散于麥汁中。 冷凝固 物分離 方法 ：酵母 增殖 法、冷 置沉 降法、 硅藻 土過濾 法、麥四川理工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 汁離心分離法、浮選法。 本設(shè)計(jì)選用采大多數(shù)中小酒廠采用硅藻土過濾法過濾，其流程為 : 煮沸鍋 → 麥汁緩沖罐 → 麥汁過濾機(jī) → 麥汁冷卻器 此流程 主要除 去熱 凝固物 ，也 能同時 吸附 冷凝固 物， 過濾介 質(zhì) ，直接投入煮沸鍋 . 麥汁的充氧 (1) 熱麥汁的氧化 麥汁在 高溫之 下接 觸氧， 此時 氧很少 以溶 解形式 存在 ，而是 和麥汁中糖類、蛋白質(zhì)、酒花樹脂、多酚等發(fā)生氧化反應(yīng)。 麥汁在 高溫下 應(yīng)該 接觸空 氣和 應(yīng)該嚴(yán) 格禁 止接觸 空氣 ，兩種 對立觀點(diǎn)在啤 酒節(jié)共 存。目 前我 國認(rèn)為 從麥芽 粉加 水投料 至冷 卻前， 隔氧操 作是關(guān)鍵措施。 (2) 冷卻麥汁的充氧 麥汁冷 卻至發(fā) 酵接 種溫度 以后 ， 接觸 氧， 氧化反 應(yīng)也 較微弱 ，氧在麥汁中呈溶解狀態(tài)，是酵母前期繁殖必需的。 麥汁中氧氣的溶解量，符合 ”亨利 道爾 頓 ”定律，氧在 麥汁中溶解度麥汁中 氧分壓 成正比 ，與 麥汁溫 度成反 比。 麥汁濃 度增 加將減 少飽和 溶氧量，但影響較小。 在 6℃ 以下，空氣通風(fēng) 度 麥汁，飽和溶氧量約為 。 (3) 冷麥汁通風(fēng)方法 絕大多 數(shù)啤酒 廠采 用壓縮 空氣 通風(fēng)。 即將 無菌、 無油 的壓縮 空氣在麥汁冷 卻的輸 送線路 中， 通過文 丘里管 或不 銹鋼舌 片混 合器、 肽管混 合器，在線上通風(fēng)充氧。 大發(fā)酵罐工藝認(rèn) 為若分多批 (4～ 5 批 )進(jìn)罐， 冷麥汁通風(fēng) 時間取分批進(jìn)罐，冷宜早不宜晚，最后 1～ 2 批進(jìn)罐 麥汁不再通風(fēng)。因?yàn)橥L(fēng) 太遲，會延長酵母停滯期，增加雙乙酰，并使罐中泡沫增加，影響罐容積。 大罐分 批麥汁 通風(fēng) ，應(yīng)根 據(jù)分 批次數(shù) ，間 隔時間 ，酵 母類型 ，接種方法，溫度等調(diào)整 。 浸出得率和原料利用率 為了比 較和其 他原 料的糖 化完 全程度 和過 濾時浸 出物 的回收 情況，常采用 浸出物 收得率 或原 料利用 率考察 糖化 車間量 的關(guān) 系。具 體計(jì)算 方第一章 啤酒工藝選擇與論證 21 法后面設(shè)計(jì)中有， 這里暫不討論。 一般來說原料移用率可達(dá) 98%～ 99%。 若原料利用率 低于 96%，應(yīng) 分析原因 ，在排除 “跑，冒， 滴，漏 ”這些非正常損失外，其主要原因有： (1) 原料中淀粉沒有全部被糖化； (2) 麥槽洗條不充分。 最終麥汁質(zhì)量 最終麥 汁是指 加酒 花煮沸 ，麥 汁定型 并分 離凝固 物后 的麥汁 。最終麥汁質(zhì)量，因原料質(zhì)量，配料和制造啤酒類型不同而有較大區(qū)別。 啤酒發(fā)酵 啤酒酵母 啤酒酵母的分類 能使含 糖液 體自 然發(fā) 酵， 生成 二氧 化碳和 酒精 ，液 面上 形成 “膜 ”，器底形成 “沉淀 ”的生物，統(tǒng) 稱為 “酵母 ”。廣義上說，凡是單細(xì)胞、世代 時間較長的低等真核生物，統(tǒng)稱為 “酵母 ”。 酵母的分類 ： ： 發(fā)酵度高，沉淀慢而不凝集 ： 發(fā)酵度低，凝集性強(qiáng)，沉淀快 ： 卡爾倍一號，發(fā)酵度高，沉淀慢 ；卡爾號二號，發(fā)酵度低，沉淀快。 啤酒酵母的絮凝 啤酒酵 母的絮 凝特 性是重 要的 生產(chǎn)特 性， 它會影 響酵 母的回 收再利用于發(fā) 酵的可 能，影 響發(fā) 酵速率 和發(fā)酵 度， 影響啤 酒過 濾方法 的啤酒 風(fēng)味。酵 母細(xì)胞 不同的 絮凝 能力受 到其自 身的 基因和 外界 作用影 響，金 屬離子對凝聚作用的影響極大，凝聚作用的 強(qiáng) 度還依賴于基質(zhì)的離子濃度 ，尤其是鈣離子含量達(dá)到 30 mg/l 以上時的促 凝作用相當(dāng)顯著，其他二價 離子也能促凝，但是單價離子會因 “反離子效應(yīng) ”對其產(chǎn)生抑制作用。 啤酒酵母的擴(kuò)大培養(yǎng) 最能決定啤酒品質(zhì)的是酵母，最能影響啤酒工藝和控制的也是酵母 .啤酒工 廠從單 細(xì)胞分 離出 優(yōu)良酵 母進(jìn)行 擴(kuò)大 培養(yǎng)， 影響 最后結(jié) 果的因 數(shù)四川理工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 有很多 : (1)出發(fā)菌株的選擇 (2)擴(kuò)培過程的無菌操作 (3)優(yōu)良的培養(yǎng)基 (4)恰當(dāng)?shù)臄U(kuò)大比例 (5)恰當(dāng)?shù)囊品N時間 (6)嚴(yán)格控制培養(yǎng)條件 (7)漢生 培養(yǎng)罐的留種 接種量 表 13 不同麥汁濃度的酵母添加量 麥汁濃度 酵母泥添加量 7～ 9 ～ 10～ 12 ～ 13～ 15 ～ 16～ 20 ～ 啤酒發(fā)酵機(jī)理 啤酒是依賴于純種啤酒酵母，對麥汁某些組分進(jìn)行一系列的代謝過程，產(chǎn)生酒精等各種風(fēng)味物質(zhì)，構(gòu)成有獨(dú)特風(fēng)味的飲料酒。 影響啤酒質(zhì)量的主要因素： (1)麥汁組成 . (2)啤酒酵母的品種的菌株特性 . (3)投入酵母的數(shù)量的質(zhì)量狀況，以及發(fā)酵中酵母的生長情況 . (4)發(fā)酵容器的形狀、尺寸、材料 . (5)發(fā)酵工藝條件（ ｐ H、溫度、溶氧水平、發(fā)酵時間等）。 這些都是影響因數(shù)的重要次序，受啤酒類型和各工廠釀造強(qiáng)礦而有顯著區(qū)別 . 啤酒發(fā)酵方法的選擇 啤酒發(fā)酵方法主要有以下幾種方式：傳統(tǒng)發(fā)酵，錐形罐發(fā)酵；連續(xù)發(fā)酵法，分批式發(fā)酵法；上面發(fā)酵法，下面發(fā)酵法；一罐發(fā)酵法，兩罐法發(fā)酵；本設(shè)計(jì)選用的是兩罐式發(fā)酵法。以下就這幾種發(fā)酵方法進(jìn)行分析和比較來進(jìn)行取舍。 連續(xù)發(fā)酵 第一章 啤酒工藝選擇與論證 23 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。 下面發(fā)酵 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。 上面發(fā)酵 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，四川理工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 當(dāng)酵母升至液面時，為 發(fā)酵 旺盛階段，此時 應(yīng)開始降低液溫 ，可采用 12～14℃ 冷水冷卻，并在酵母形成泡蓋時立即撤去，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 ，酒液 中保留 部分殘 糖，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。 一罐法發(fā)酵 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€容器必須清洗；轉(zhuǎn)入空罐時 CO2 損失少；酒損少，因?yàn)闆]有了管道中殘酒的損失；所需的工作時間少；節(jié)能，因?yàn)椴挥玫构?，沒有氧侵入的危險。 兩罐法發(fā)酵 此法制 得的 啤酒特 點(diǎn)為 有較 長陳 貯后熟 期， 啤酒 風(fēng)味特 性有 陳 釀香味，口感柔和、醇厚、細(xì)膩，泡沫細(xì)膩和穩(wěn)定。 此法的 最大 困難在 于防 止啤 酒和 空氣接 觸， 工廠 應(yīng)有充 足的 二氧化碳回收裝置 。 貯酒罐宜采用 D： H=1： 1— ，大直徑 ， 120 大錐角的 立式圓筒圓錐罐 結(jié)論： 根據(jù) 本次釀 造啤 酒屬 淡爽 型及考 慮到 更少 占有廠 房。 本次發(fā)酵采用 一罐法發(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 室第一章 啤酒工藝選擇與論證 25 （ 78℃ ）主發(fā)酵室（ 67℃ ），后酵和儲酒室（ 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） 10 6 個 /ml。 設(shè)酵母泥的濃度為 2010 8 個 /g，按工藝規(guī)定接種后酵母濃度為： 810 6 個 /ml 則每千克麥汁接種酵母泥克數(shù)（ n）： n=810 6 1000/2010 8 =4g 即接種量為 %。 (2) 酵母添加方法： ； ； 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 時至十 小時 ）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 20 610 個 /ml，發(fā)酵麥汁表面開