【導讀】價廉物美已受到越來越多消費者的喜愛，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日益。增長的物質文化需求，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。，掌握一定的工廠設計的專業(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，耗水量等進行橫算。衡算結果對發(fā)酵車間設備及其附屬設備選型以及發(fā)酵罐進行結構及強度設計。，發(fā)酵車間帶控制點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，設計的主體為發(fā)酵車間，算，熱量衡算，冷耗衡算，水衡算和設備選型的計算及重點設備選型及計算。

　　

【正文】 熱使酶鈍 化。同時 殺菌，以保 證發(fā)酵的安全性。 (3)蛋白 質 變 形和 絮 凝 煮沸 時 利 用蛋 白 質 熱變 性 與單 寧 結 合等 反應使麥汁中高分 子蛋白 質變性和 絮凝以 便除去。 (4)浸出酒花 中物質 。 第一章 啤酒工藝選擇與論證 17 (5)排除麥汁 異雜臭 氣。 麥汁煮沸的 設備 分批式麥汁 煮沸，在一個 有加熱裝 置的特 殊容器中 進行，稱煮沸 鍋。麥汁煮 沸鍋 具有 多種 形式 ，本 設計 選用 的是 列管 式內 加熱 器圓 形麥汁 煮沸鍋。 采用列 管加 熱， 管內 麥汁 受熱 上升 ，在 加熱 管上 部噴 出， 底部 麥汁不斷進入加熱 管，麥 汁形成對 流，省 去動力和 攪拌 系 統(tǒng)。 其優(yōu)點有： （ 1）設備投資少 ，無需維 護，沒 有磨損， 耗電量 低； （ 2）熱輻射損失 小； （ 3）煮沸溫度和 蒸發(fā)速率 可以調 整； （ 4）設備簡單， 不需外加 加熱器 和攪拌器 。 麥汁煮沸方 法 傳統(tǒng) 煮沸 鍋均 采用 常壓 煮沸 ， 近代 較多 采用 密閉 煮沸 、 加壓 煮沸，特別是低壓煮 沸更受 到普遍歡 迎。 常壓 煮沸 ：工 藝成 熟， 操作 方 便， 維修 費用 低。 酒花 浸 出率 高，所得麥汁質量好 。故本 設計采用 該方法 。 酒花的添加 酒花添加量 應依據(jù) 酒花質量（含 α酸的量），消費 者習慣 ，啤酒品 種，濃度等不同而 不同。 淺色啤酒苦 味物值為 15 40（ Bu）之間，一 般在此范 圍內選 取一個固定值，生產(chǎn)時 允許在 固定值上 波動 177。5 Bu。 麥芽添加酒 花后，由 于酒花中 的苦味 物質含量 不同，麥 汁組成不 同，添加 方法 和時 間不 同， 發(fā)酵 、工 藝不 同， 酵母 不同 等 不同 ，酒 花中 苦味物質 的損 失有 很大 區(qū)別 ，所 以， 至今 還未 取得 酒花 的 添加 量和 成品 啤酒Bu 之間的 定量關系 式酒花 添加量可 依據(jù)如 下因數(shù)調 節(jié) : (1) 酒花中 a酸含量； (2) 消費者嗜 好 消費者嗜好 口味屬 清淡型，如 我國南方，應降低酒花添加量； (3) 啤酒濃度低 ，色澤 淺，淡爽 型應該 少加，反 之多加 ； (4) 敞口發(fā)酵 大，粉末 型 酵母 ，儲酒期 長 ，苦味物 質損失 多，可以適四川理工學院 畢業(yè)設計 18 當增加酒花量 。 對設計而言 ,為便 于物料衡 算 ,酒花添 加量定為 %。 酒花的添加方 法，還是 以傳統(tǒng) 分 3～ 4 次 添加法為 主。酒 花添加分三次完成，操 作如下 ： 第一次：煮 沸 5～ 15 分鐘后 ，添加總 量的 5%～ 10%，主要 作用是消除煮沸物得泡 沫。 第二次：煮 沸 30～ 40 分鐘后， 添加總量 的 55%～ 60%，主要是萃取α酸，并促進異 構。 第三次：煮 沸后 80～ 85 分鐘， 添加總量 的 30%～ 40%，主要是萃取酒花油，提高 酒花香 味。 麥汁的處理 由煮沸鍋放 出的定 型熱麥汁 ，進 入發(fā)酵 以 前還需 要進行 一系列處 理，包括：酒花糟分 離 、熱凝固 物分離 、冷 凝固物分 離 、冷卻 、充氧 等處理 ，才能 成為 發(fā)酵 麥汁 。由 于發(fā) 酵技 術不 同， 成品 啤酒 質 量要 求不 同， 處理方法有很大差 異 .最主要差 別是冷 凝固物是 否分離 。 近代 啤酒 生產(chǎn) ，大 大縮 短了 發(fā) 酵和 儲酒 周期 ，大 叫容 器 也增 大到數(shù)百到數(shù)千立方 米，因 此，麥汁 處理要 求是： (1) 盡可能將引 起啤酒 非生物混 濁的冷 、熱凝固 物分離 。 (2) 麥汁處于 高溫時，盡 可能減少 空氣接 觸，防止氧 化，麥汁冷卻 后，在發(fā)酵前，補 充適量 空氣，供 酵母前 期呼吸。 (3) 麥汁處理各 工序中 ，嚴格杜 絕有害 微生物的 污染。 麥汁 處理 因使 用設 備和 要求 不 同， 流程 很多 ，本 設計 考 慮實 際情況采用以下流程 對麥汁 進行處理 ： (1) 酒花分離 煮沸鍋 回旋沉淀槽 泵 熱麥汁 薄板冷卻系統(tǒng) 無菌空氣 通風 酒花糟及熱凝 固物 發(fā)酵 第一章 啤酒工藝選擇與論證 19 使用酒花球 果，并 加入到煮 沸鍋的 工藝，在 煮沸結束 后應采 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。本設計 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 性蛋白質以 及肽 段， 這些 物質 在煮 沸時 變性 和多 酚結 合形 成 熱凝 固物 ，主 要成分為： 粗蛋白質： 50％～ 60％ 酒花樹脂： 16％～ 20％ 灰 分： 2％～ 3％ 多酚有機物： 20％～ 30％ 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 ～ 。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 風味 。所以 工藝上應 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 在煮沸 時變性和 多酚結 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 旋轉麥 汁離心力 分離。 本設 計中 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，隨著冷卻進行，重新出 現(xiàn)混濁 物質并 在 25O C 時最多。 另外 在 60O C 時又恢復澄 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 ， 和 ，當溫 度大于 60OC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、麥四川理工學院 畢業(yè)設計 20 汁離心分離法 、浮選 法。 本設計選用采 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 → 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 ，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、酒 花樹脂、 多酚等 發(fā)生氧化 反應。 麥汁 在高 溫下 應該 接觸 空氣 和 應該 嚴格 禁止 接觸 空氣 ， 兩種 對立觀點在 啤酒 節(jié)共 存。 目前 我國 認為 從麥 芽粉 加水 投料 至 冷卻 前， 隔氧 操作是關鍵措施。 (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 度 麥汁， 飽和溶 氧量約為 l/L。 (3) 冷麥汁通風 方法 絕大 多數(shù) 啤酒 廠采 用壓 縮空 氣 通風 。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 風充氧 。 大發(fā)酵 罐工藝 認為若 分多 批 (4～ 5 批 )進罐 ，冷麥 汁通 風時間 取分批進罐，冷宜 早不宜 晚，最后 1～ 2 批進罐 麥汁不 再通風。 因為通 風太遲 ，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 ，應 根據(jù) 分 批次 數(shù)， 間隔 時間 ，酵 母 類型 ，接種方法，溫度等 調整 。 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 關系 。具 體計 算方第一章 啤酒工藝選擇與論證 21 法后面設計中 有， 這 里暫不討 論。 一般來說原料 移用率 可達 98%～ 99%。 若原料 利用率 低于 96%，應 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 。最終麥汁質量，因 原料質 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 ： 酵母： 發(fā) 酵度高 ，沉淀慢 而不凝 集 ： 發(fā)酵度 低，凝集 性強， 沉淀快 貝酵母： 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 酒風味。 酵母 細胞 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 強度還 依賴于 基質的離 子濃度 ，尤其是鈣離 子含量 達到 30mg/ l 以上 時的促 凝作用相 當顯著 ，其他二 價離子也能促凝， 但是單 價離子會 因 “反離子 效應 ”對其產(chǎn) 生抑制 作用。 啤酒酵母的 擴大培養(yǎng) 最能決定 啤酒 品質的 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 細胞 分離 出優(yōu) 良酵 母進 行擴 大培 養(yǎng)， 影 響最 后結 果的 因數(shù)四川理工學院 畢業(yè)設計 22 有很多 : (1)出發(fā)菌株 的選擇 (2)擴培過程 的無菌 操作 (3)優(yōu)良的培 養(yǎng)基 (4)恰當?shù)臄U 大比例 (5)恰當?shù)囊?種時間 (6)嚴格控制 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)酵機理 啤酒是依賴于 純種啤 酒酵母， 對麥汁 某些組分 進行一 系列的代 謝過程，產(chǎn)生酒精 等各種 風味物質 ，構成 有獨特風 味的飲 料酒。 影響啤酒質量 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 計選用 的是兩罐 式發(fā)酵 法。以下 就這幾 種發(fā)酵方 法進行 分析和比較來進 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 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 用，提 高了酒花 利用率 ，且產(chǎn)生 的成品 啤酒質量穩(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。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 風味上品 評與間 歇法啤酒 差別大 ，難 以被消費 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 和風味（ 特別是 雙乙酰） 控制的 困難逐步 停止了 使用。從實際情 況出發(fā) ，故本設 計不采 用此法。 下面發(fā)酵 傳統(tǒng)的 下