【正文】 gure 21 Process flow diagram of beer production 17 3 物料衡算 物料衡算是工藝計(jì)算的基礎(chǔ)，在整個(gè)工藝計(jì)算中開始得最早，并且是最先完成的項(xiàng)目。 16 工廠靠近原料產(chǎn)地、水源和電源。工作人員 （ 尤其要強(qiáng)調(diào)的是設(shè)備維修人員 ） 進(jìn)出無(wú)菌室必須按一定程序換鞋、換無(wú)菌服、戴工作帽及手部消毒，無(wú)關(guān)人員一律不能進(jìn)入無(wú)菌間，以減少外來(lái)污染。 人員 無(wú)菌室工作人員資格：具 用廣泛的技術(shù)知識(shí)，工作負(fù)責(zé)，對(duì)衛(wèi)生問(wèn)題有敏銳觸角。每月應(yīng)對(duì) CIP 系統(tǒng)罐進(jìn)行一次酸洗或堿洗和全面檢查，并對(duì) CIP 系統(tǒng)的微生物狀況進(jìn)行檢測(cè)，避免 CIP 系統(tǒng)本身成為污染源。 CIP 系統(tǒng)是釀造工序的重點(diǎn)系統(tǒng)，在日常工作中技術(shù)人員和操作人員要加強(qiáng)檢查，注意檢查清洗液濃度和溫度、殺菌劑的添加程序和濃度，以及清洗時(shí)間 （ 要求回流溫度達(dá)到工藝要求時(shí)才開始計(jì)時(shí) ） 等操作是否符合工藝要求。灌裝設(shè)備每灌裝 4h 進(jìn)行一次泡沫清洗，能有效抑制微生物在設(shè)備表面生長(zhǎng) [15]。 15 灌裝設(shè)備 灌酒機(jī)應(yīng)采用無(wú)死角電子閥，管道連接應(yīng)采用最高等級(jí)防滲漏帶自清洗的雙座閥、三座閥。無(wú)菌水需先經(jīng)多級(jí)袋式過(guò)濾或膜過(guò)濾除去水中的雜菌后，再添 加～ 。瓶蓋在進(jìn)入無(wú)菌問(wèn)到倒入貯斗時(shí)都要在無(wú)菌狀態(tài)下進(jìn)行，另外，在封蓋前經(jīng)過(guò)紫外線殺菌，以確保無(wú)菌。另外在沖瓶機(jī)以及灌裝機(jī)中均采用 110～ 130℃ 的飽和蒸汽殺菌，可使瓶子達(dá)到無(wú)菌要求。 啤酒瓶 生產(chǎn)純生啤酒的玻璃瓶最好采用新瓶。無(wú)菌室內(nèi)潔凈度要求達(dá)到萬(wàn)級(jí)或更高級(jí)別，無(wú)菌室內(nèi)通入經(jīng)過(guò)除塵、除菌過(guò)濾處理的空氣，并保持一定正壓，溫度控制在 18～ 26℃ ，相對(duì)濕度控制 50～ 65%。濾芯在使用一段 時(shí)間后，要定期拆開進(jìn)行內(nèi)部檢查和濾芯單支完整性檢測(cè)，以確保每支濾芯處于完好狀態(tài) [8]。膜過(guò)濾出口酒液在取瞬時(shí)樣的基礎(chǔ)上可增加用全自動(dòng)取 14 樣閥取連續(xù)樣，每隔一定時(shí)間換一次瓶，酒液全部抽濾處理。 低溫?zé)o菌膜過(guò)濾 建立低溫?zé)o菌膜過(guò)濾系統(tǒng)雙座閥、壓力變送器校驗(yàn)和完整性測(cè)試異常情況處理等管理制度。在硅藻土過(guò)濾機(jī)和精濾機(jī)殺菌時(shí)各點(diǎn)的溫度都要求達(dá)到 85～ 90℃ ，同時(shí)過(guò)濾用的硅藻土和添加劑 用水全部要使用無(wú)菌水或脫氧水。 其原理是：膜過(guò)濾是一種與膜孔徑大小相關(guān)的篩分過(guò)程，以膜兩側(cè)的壓力差為驅(qū)動(dòng)力，以膜為過(guò)濾介質(zhì)，在一定的壓力下，當(dāng)原液流 過(guò)膜表面時(shí)，膜表面密布的許多細(xì)小的微孔只允許水及小分子物質(zhì)通過(guò)而成為透過(guò)液，而原液中體積大于膜表面微孔徑的物質(zhì)則被截留在膜的進(jìn)液側(cè)，成為濃縮液，因而實(shí)現(xiàn)對(duì)原液的分離和濃縮的目的 [17]。操作和設(shè)備要求基本上沒(méi)多大的變化?；蛘呓?jīng)過(guò)高溫滅菌處理的熟啤酒，但這種方法減少了啤酒原有的香醇、新鮮味，存在口味上的不穩(wěn)定性。實(shí)際上不論何種方法要達(dá)到十全十美的效果很困難的。 成熟純生啤酒的過(guò)濾 過(guò)濾方法 經(jīng)過(guò)后發(fā)酵的成熟酒，大部分蛋白質(zhì)顆粒和酵母已經(jīng)沉淀，少量懸浮于酒中，須濾除方能包裝。在此，剩余的酵母 和不溶性蛋白質(zhì)進(jìn)一步沉淀下來(lái)，使啤酒的風(fēng)格逐漸成熟。將這部分酵母回收起來(lái)以供下一罐使用。整個(gè)過(guò)程中，需要對(duì)溫度和壓力做嚴(yán)格的控制。酵母在發(fā)酵完麥芽汁中所有可供發(fā)酵的物質(zhì)后，就開始在容器底部形成一層稠狀的沉淀物。這種泡沫在第 3 或 4d 達(dá)到它的最高階段。 在啤酒發(fā)酵的過(guò)程中，人工培養(yǎng)的酵母將麥芽汁中可發(fā)酵的糖份轉(zhuǎn)化為酒精和二氧化碳，生產(chǎn)出啤 酒。發(fā)酵分為有氧發(fā)酵和無(wú)氧（厭氧）發(fā)酵。 12 麥芽汁的發(fā)酵 廣義的發(fā)酵是指利用生物體（包括微生物、植物細(xì)胞、酵母菌等）的代謝功能，使有機(jī)物分解的生物化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。 冷卻潔凈的麥芽汁從回旋沉淀槽中泵出后，被送入薄板換熱器冷卻，冷卻至主發(fā)酵溫度 6℃ 。 煮沸、冷卻 煮沸在煮沸鍋中，混合醪被煮沸以吸取酒花的味道，并起色和消毒。混合醪被泵入煮沸鍋之前需先在過(guò)濾槽中去除其中的麥芽皮殼，并加入酒花再二次煮沸。糊化后的產(chǎn)物又叫糊精。 麥芽的糖化 糊化、糖化 糊化淀粉在常溫下不溶于水，但當(dāng)水溫至 53℃ 以上時(shí)，淀粉的物理性能發(fā)生明顯變化。干燥的目的是使麥芽的含水量從 45%左右降至 %左右，并通過(guò)烘焙而增加麥芽特有的色、香、味，同時(shí)使麥根容易脫落。大麥在人工控制和外界條件下發(fā)芽，大麥發(fā)芽后成為綠麥芽。大麥的含水量由原來(lái)的 13%左右增加至 43～ 48%，同時(shí)麥粒因得到通風(fēng)而增強(qiáng)了發(fā)芽的活力。 浸麥、發(fā)芽 浸麥?zhǔn)菍⒔?jīng)精選后的大麥置于浸麥槽中浸漬。由于物料在篩上面運(yùn)動(dòng)，砂石及其他雜質(zhì)按其形狀的不同分級(jí)清理出來(lái)，使被加工谷物達(dá)到整潔。本設(shè)計(jì)采用三級(jí)振動(dòng)篩進(jìn)行大麥的原料的粗選，篩體往復(fù)運(yùn)動(dòng)的振幅大小，可調(diào)節(jié)偏重塊的重量來(lái)達(dá)到。本設(shè)計(jì)所采用的輔料為大米 [18]。 10 輔料 使用輔料是為了提供廉價(jià)的浸出物或糖類，這樣會(huì)減少麥芽的使用量，降低啤酒生產(chǎn)的成本。因此在進(jìn)行釀造前需要選擇優(yōu)良的酵母。 啤酒酵母是一種非常安全、營(yíng)養(yǎng)豐富、均衡的食用微生物，啤酒酵母是吸收麥芽精華后，通過(guò)運(yùn)用現(xiàn)代生物技術(shù)把酵母加工成純天然的營(yíng)養(yǎng)食品，可以直接食用。 “ 三低四優(yōu) ” 是對(duì)其營(yíng)養(yǎng)特點(diǎn)的高度概括：低脂、低糖、低熱量（不含膽固醇），優(yōu)質(zhì)完全蛋白質(zhì)（含人體必需的 8 種氨基酸）、完整的 B 族維生素群、 14 種生命結(jié)合態(tài)的優(yōu)質(zhì)礦物質(zhì)、優(yōu)質(zhì)功能性膳食纖維。 在啤酒釀造中酒花的作用是： 9 （ 1）賦予啤酒特殊的香氣與清爽的苦味； （ 2）形成啤酒優(yōu)良的泡沫，增加啤酒的泡沫性和穩(wěn)定性； （ 3）使蛋白質(zhì)沉淀，有利于麥汁的澄清； （ 4）酒花有抑菌作用，能增強(qiáng)麥芽汁和啤酒的防腐能力； （ 5）酒花對(duì)啤酒釀造的不利影響是，酒花中的花色苷能引起啤酒的非生物性渾濁。 酒花又稱忽布花、蛇麻花，其學(xué)名為 Hunmulus Lupulus L，屬蕁麻科葎草屬，為多年生蔓性草本植 物，雌雄異株，釀酒上均用雌花。故設(shè)計(jì)中需要對(duì)用水量進(jìn)行衡算。它不僅淀粉含量高而且還為糖化時(shí)提供了各種豐富的酶系和含氮物質(zhì)，這為后發(fā)酵過(guò)程提供了良好的物質(zhì)基礎(chǔ)。 原料的選擇 本設(shè)計(jì)中選擇的主要原料是大麥，水，酒花，酵母及輔料。 （ 4）在前道工序嚴(yán)格控制微生物污染 的基礎(chǔ)上，生產(chǎn)純生啤酒進(jìn)行的無(wú)菌過(guò)濾要滿足以下要求：無(wú)菌過(guò)濾的有效性，對(duì)任何微生物除去率要達(dá)到要求，并且不會(huì)影響啤酒的口味、泡沫等質(zhì)量要求；選用合理的無(wú)菌過(guò)濾組合，一般要求應(yīng)按深層過(guò)濾 表面過(guò)濾 膜過(guò)濾的順序進(jìn)行組合，其孔徑選擇為：深層過(guò)濾 1～ 3μm、表面過(guò)濾 ～ 1μm、膜過(guò)濾 ～ 。生產(chǎn)過(guò)程中嚴(yán)格控制雜菌是純生啤酒生產(chǎn)的關(guān)鍵，無(wú)菌過(guò)濾和無(wú)菌灌裝則是生產(chǎn)的輔助手段。生產(chǎn)中應(yīng)認(rèn)真做到：把好原料關(guān)、選好菌種、嚴(yán)格生產(chǎn)工藝與操作。任何雜菌的存在都會(huì)影響啤酒的質(zhì)量。 7 2 啤酒發(fā)酵工藝設(shè)計(jì) 純生啤酒的釀造基本控制 因?yàn)榧兩【粕a(chǎn)的整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程均要求嚴(yán)格的無(wú)菌操作，所以本設(shè)計(jì)中對(duì)整個(gè)釀造過(guò)程要求非常嚴(yán)格的污染控制能力和產(chǎn)品質(zhì)量的管理能力。在目前的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，愈發(fā)受到廣大消費(fèi)者的青睞 [10]。 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，二季度內(nèi)， 241 只基金合計(jì)向食品飲料、批發(fā)與零售貿(mào)易、機(jī)械設(shè)備儀表三個(gè)行業(yè)投入 350 億元，上述三個(gè)行業(yè)的市值增長(zhǎng)占到基金新增市值的七成，啤酒板塊成為基金熱衷的增持對(duì)象。我國(guó)啤酒產(chǎn)量從 2021 年的 萬(wàn)噸一路飆升到 2021年的 萬(wàn)噸，年均增長(zhǎng)率接近 50%。青島啤酒、燕京啤酒今年上半年實(shí)現(xiàn)凈利潤(rùn)分別達(dá) 萬(wàn)元、 萬(wàn)元，同比增長(zhǎng) %、 %[9]。 數(shù)據(jù)顯示，今年上半年全國(guó)啤酒行業(yè)繼續(xù)保持平穩(wěn)發(fā)展的態(tài)勢(shì)，累計(jì)生產(chǎn)啤酒 1642 萬(wàn)千升，同比增長(zhǎng) %，啤酒行業(yè)景氣度上升。 我國(guó)目前有四平金士百啤酒，北京燕京，陜西漢斯，廣東珠江，青島啤酒，四川雪花等廠家生產(chǎn)純生啤酒。 純生啤酒是 20 世紀(jì)末在我國(guó)興起，起源于 20 世紀(jì) 90 年代中期，我國(guó)最早的純生啤酒是珠江啤酒廠生產(chǎn)的， 1998 年投放市場(chǎng)。 1949 年以前，全國(guó)啤酒廠不到十家，總產(chǎn)量不足萬(wàn)噸。 19 世紀(jì)末，啤酒輸入中國(guó)。蒸汽機(jī)的應(yīng)用，1874 年林德冷凍機(jī)的發(fā)明，使啤酒的工業(yè)化大生產(chǎn)成為現(xiàn)實(shí)。19 世紀(jì) ， 釀造學(xué)家相繼闡明有關(guān)釀造技術(shù)。使用啤酒花作苦味劑的德國(guó)啤酒也已輸往國(guó)外，不來(lái)梅﹑漢堡等城市均因此而繁榮起來(lái)。啤酒的釀造技術(shù)是由埃及通過(guò)希臘傳到西歐的。公元前 3000 年起開始使用苦味劑。已知最古老的酒類文獻(xiàn)，是公元前 6000 年左右 巴比倫人用黏土板雕刻的獻(xiàn)祭用啤酒制作法。 啤酒的發(fā)展與現(xiàn)狀 啤酒的起源與谷物的起源密切相關(guān)。主要應(yīng)用國(guó)家有新西蘭、英國(guó)等?？焖侔l(fā)酵法工藝控制條件為：在發(fā)酵過(guò)程某階段提高溫度；增加酵母接種量；進(jìn)行攪拌。P 左右。它可在不增加或少增加生產(chǎn)設(shè)備的條件下提高產(chǎn)量。 啤酒發(fā)酵技術(shù) （ 1）濃醪發(fā)酵 1967 年開始應(yīng)用于生產(chǎn)。 因此利用朝日罐進(jìn)行一罐法生產(chǎn)啤酒的優(yōu)點(diǎn)是：可加速啤酒的成熟。它的特點(diǎn)是利用離心機(jī)回收酵母，利用薄板換熱器控制發(fā) 酵的溫度，利用循環(huán)泵把發(fā)酵液抽出又送回去。 （ 3）朝日罐 朝日罐又稱朝日單一釀槽，它是 1972 年日本朝日啤酒公司試制成功的前發(fā)酵和后發(fā)酵合一的室外大型發(fā)酵罐。罐體采用 15cm 厚的聚尼烷作保溫層，聚尼烷是泡沫狀的，外面還要包蓋能經(jīng) 受 風(fēng)雨的鋁板。 它的主體是一個(gè)圓柱體。 3 圖 11 圓筒體錐底發(fā)酵罐 Figure 11 Fermentation tank with cylinder cone bottom 圖 12 聯(lián)合罐 Figure 12 Universal fermentation tank 這種聯(lián)合罐 在 發(fā)酵生產(chǎn)上的用途與錐形罐 基本 相同，既用于前后發(fā)酵，也能用于多罐法及一罐 法生產(chǎn)。這是一種具有較淺錐底的大直徑（高徑比為 :）的發(fā)酵罐，能在罐內(nèi)進(jìn)行機(jī)械攪拌，并具有冷卻裝置。如圖 11 所示。目前國(guó)內(nèi)外啤酒廠使用較多的是錐形罐。這種設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)在于能縮短發(fā)酵時(shí)間，而且具有生產(chǎn)上的靈活性，能適合于生產(chǎn)各種類型啤酒的要求。 啤酒生產(chǎn)基本工藝介紹 新型啤酒發(fā)酵設(shè)備 （ 1）圓筒體錐底立式發(fā)酵罐（簡(jiǎn)稱錐形罐） 這種發(fā)酵罐目前已廣泛用于上面或下面發(fā)酵啤酒后生產(chǎn)。 另外純生啤酒與一般的生啤酒又有所區(qū)別，純生啤酒是采用無(wú)菌膜過(guò)濾技術(shù)，濾除了酵母菌和雜菌，保質(zhì)期可達(dá) 180d；生啤酒雖然也未經(jīng)高溫殺菌，但它采用的是硅藻土過(guò)濾機(jī)，只能濾掉酵母菌，雜菌不能被濾掉，因此其保質(zhì)期一般在 3~7d。而純生啤酒的生產(chǎn)不經(jīng)高溫殺菌，采用無(wú)菌膜過(guò)濾技術(shù)濾除酵母菌、雜菌，使啤酒避免了熱損傷，保持了原有的新鮮口味，其口感新鮮，酒香清醇，口味柔和。 “ 生 ”是指發(fā)酵完成之后經(jīng)過(guò)濾的啤酒仍含有部分酵母，普通啤酒為避免灌裝后酒液發(fā)酵變質(zhì)，須對(duì)灌裝后的酒進(jìn)行巴氏殺菌處理 [3]。 其生產(chǎn)是建立在整個(gè)釀造、過(guò)濾、包裝全過(guò)程對(duì)污染微生物嚴(yán)格控制的基礎(chǔ)上，其特點(diǎn)體現(xiàn)在純和生這兩個(gè)字上。以確定其物料，熱量，水以及耗冷的衡算，并確定設(shè)備的選用數(shù)量與尺寸。 本設(shè)計(jì)采用以酵母菌為菌種的下面發(fā)酵法和一罐發(fā)酵法（即發(fā)酵和后熟在一個(gè)罐子中進(jìn)行）。 然而，在啤酒行業(yè)發(fā)展的同時(shí)，也存在著品種龐雜缺乏個(gè) 性、創(chuàng)新乏力盲目跟風(fēng)、倚重工藝忽視原料、企業(yè)規(guī)模偏小、渠道單一、贏利能力低等問(wèn)題。 Heat balance。 Process design。 drawn from the water balance, tons beer is consumed for 1 ton water, and the consumption of total water is 599700 tons per year。P pure draft beer factory with an annual output of 100000 tons. Based on the determination of technological process and process parameters, material balance, heat balance, water balance, power consumption, calculation and selection of equipments, as well as economic estimate were performed. Finally, the related process flows were drawn. Through literature research, 70 percent of the barley and 30 percent of the rice is identified as raw materials and taken it in batches following by fermentation for 20 days, including main fermentation of 6 days, latter fermentation of 14 days. Drawn from the material balance, 4700t rice, 11000t barley and 2350t hops are needed yearly。