【正文】 .................... 48 結(jié) 論 ............................................................................................................................. 51 參考文獻(xiàn) ......................................................................................................................... 52 致 謝 ............................................................................................................................. 54 附 錄 ............................................................................................................................. 55 1 1 緒論 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們生活水平的不斷提高，啤酒作為一種時(shí)尚消費(fèi)品，已經(jīng)成為人們生活中不可或缺的商品，其市場(chǎng)需求日益漸增。因此，如何在我國(guó)啤酒生產(chǎn)工業(yè)的基礎(chǔ)上，提高啤酒的生產(chǎn)工藝技術(shù)，提高生產(chǎn)過程的自動(dòng)化水平，提高產(chǎn)品的技術(shù)含量，積極參與國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，是一個(gè)刻不容緩的問題。同時(shí)對(duì)年產(chǎn)值為 10 萬噸純生啤酒的生產(chǎn)工藝進(jìn)行初步設(shè)計(jì)。 純生啤酒的特點(diǎn) 純生啤酒 是經(jīng)過嚴(yán)格無菌處理（非熱殺菌），確保酒液內(nèi) 沒有任何活體酵母或其它微生物，保質(zhì)期達(dá)六個(gè)月到一年，又稱為 冷殺菌啤酒 ，是近幾十年逐步發(fā)展起來的一種啤酒新產(chǎn)品，其追求的目標(biāo)是啤酒口感的新鮮、純正和爽口。 “ 純 ” 是指啤酒是由麥汁接入酵母發(fā)酵而來，一般的啤酒生產(chǎn)往往容易污染雜菌，影響啤酒品質(zhì)。但啤酒在有氧的條件下進(jìn)行熱處理會(huì)損失部分營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，并 對(duì)新鮮口感造成損害，破壞原有的啤酒香味，產(chǎn)生不愉快的老化味。最后一道工序進(jìn)行嚴(yán)格的無菌灌裝，避免了二次污 2 染。因此純生啤酒具有很長(zhǎng)的保質(zhì)期 [12]。錐形罐可單獨(dú)用于前發(fā)酵或后發(fā)酵，還可以將前，后發(fā)酵合并在該罐進(jìn)行（一罐法）。 其優(yōu)點(diǎn)是能縮短發(fā)酵時(shí)間，而且具有生產(chǎn)上的靈活性，故能用于各類啤酒的生產(chǎn)要求。本設(shè)計(jì)也是采用這種發(fā)酵罐進(jìn)行啤酒發(fā)酵生產(chǎn)。 （ 2）聯(lián)合罐 這是 近幾年在美國(guó)出現(xiàn)的一種叫 “ Universal” 型的發(fā)酵罐。如圖 12 所示。因而它適合多方面的需要，故又稱為通用罐。由帶人孔的薄殼垂直圓柱體，拱形頂有足夠斜度 4 的除去酵母的錐底所組成。聯(lián)合罐可以采用機(jī)械攪拌，也可以通過對(duì)罐體的精心設(shè)計(jì)達(dá)到同樣的攪拌作用 [4]。 朝日罐與錐底罐具有相同的功能，但生產(chǎn)工藝不同。這三種設(shè)備互相組合，解決了前、后發(fā)酵溫度控制和酵母的控制的問題，同時(shí)也解決了消除發(fā)酵液不成熟的風(fēng)味，加速啤酒的成熟。發(fā)酵時(shí)罐的裝量達(dá) 96%，提高設(shè)備利用率 [9]。是采用高濃度麥汁進(jìn)行發(fā)酵，然后再稀釋成規(guī)定濃度成品啤酒的方法。原麥汁濃度一般為 16176。 （ 2）快速發(fā)酵 快速發(fā)酵是通過 控制發(fā)酵條件，在保持原有風(fēng)味的基礎(chǔ)上，縮短發(fā)酵周期，提高設(shè)備利用率，增加產(chǎn)量。 （ 3）連續(xù)發(fā)酵 1906 年已有啤酒連續(xù)發(fā)酵的方案，但直到 1967 年才得到工業(yè)化的應(yīng)用。由于菌種易變異和雜菌的污染以及啤酒的風(fēng) 5 味等問題，使啤酒連續(xù)發(fā)酵工藝的推廣受到限制 [6]。人類使用谷物制造酒類飲料已有 8000多年的歷史。公元前 4000 年美索不達(dá)米亞地區(qū)已有用大麥﹑小麥﹑蜂蜜制作的 16 種啤酒 [7]。但首次明確使用酒花作為苦味劑是在公元 768 年。在中世紀(jì)的德國(guó)，啤酒的釀造業(yè)主結(jié)成了堅(jiān)強(qiáng)的同業(yè)公會(huì)。17 世紀(jì)之后，啤酒作為近代工業(yè)迅速發(fā)展，使美國(guó)成為超過德國(guó)的啤酒生產(chǎn)國(guó)。 1857 年，巴斯德確立生物發(fā)酵 學(xué)說；1845 年，巴林闡明發(fā)酵度理論； 1881 年，漢森發(fā)明了酵母純粹培養(yǎng)法，使啤酒釀造科學(xué)得到飛躍的進(jìn)步，由神秘化﹑經(jīng)驗(yàn)主義走向科學(xué)化。目前全世界啤酒年產(chǎn)量已居各種酒類之首。 1900 年俄國(guó)人在哈爾濱市首先建立了烏盧布列希夫斯基啤酒廠；但直到 1935 年，這期間生產(chǎn)技術(shù)掌握在外國(guó)人手中，生產(chǎn)原料麥芽和酒花都依靠進(jìn)口。 1949 年后，中國(guó)啤酒工業(yè)發(fā)展較快，并逐步擺脫 了原料依賴進(jìn)口的落后狀態(tài)。純生啤酒的釀造是啤酒界的一次革命，從原料、工藝、設(shè)備、均與傳統(tǒng)釀造啤酒有著巨大的區(qū)別，突出的特點(diǎn)就是無菌釀造、設(shè)備價(jià)值昂貴、生產(chǎn)成本加大，僅檢測(cè)費(fèi)用比普通啤酒 6 高 20 倍，可以說純生啤酒是高科技產(chǎn)品，因此它的價(jià)格較高 [8]。我國(guó)年生產(chǎn)啤酒近 2200 萬噸，但目前純生啤酒產(chǎn)量還 不足 50 萬噸，在日本純生啤酒產(chǎn)量占啤酒總產(chǎn)量的 95%，德國(guó)占 50%，而我國(guó)還不到 3%，但是，純生啤酒已代表中國(guó)啤酒市場(chǎng)的發(fā)展方向，是啤酒業(yè)的一次革命，它符合消費(fèi)潮流，前景廣闊。從半年報(bào)看，上半年很多上市公司業(yè)績(jī)表現(xiàn)良好。 隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，消費(fèi)升級(jí)時(shí)代的到 來，啤酒、乳品等以往非主流食品消費(fèi)量得到大幅提升。同時(shí)，我國(guó)還有大量消費(fèi)群體未開發(fā)，巨大的農(nóng)村市場(chǎng)還未充分挖掘，有巨大的潛在消費(fèi)力作保證，啤酒行業(yè)的增長(zhǎng)趨勢(shì)將會(huì)得到延續(xù)。 特別的是純生啤酒具有 “ 熟啤酒 ” 相同的生物穩(wěn)定性和非生物穩(wěn)定性 ，又有較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持啤酒的新鮮程度（風(fēng)味穩(wěn)定性）和較好的口味、以及良好的酒體外觀和泡沫性能。 因此，一個(gè)優(yōu)良的生產(chǎn)工藝的設(shè)計(jì)是迫不及待的。 （ 1）純種釀造的關(guān)鍵 啤酒酵母 純生啤酒的生產(chǎn)是純種釀造和有效控制后期污染的有機(jī)地結(jié)合。 （ 2） 選擇良好的酒基 經(jīng)過發(fā)酵、后熟的啤酒，應(yīng)具有良好的質(zhì)量（包括風(fēng)味、泡沫、非生物穩(wěn)定性和滿足理化指標(biāo)要求）。 （ 3）保證有可靠的無菌生產(chǎn)條件 純生啤酒生產(chǎn)就是在生產(chǎn)過程中有效控制雜菌的結(jié)果，而不是通過各種手段處理的結(jié)果。因此，啤酒整個(gè)生產(chǎn)全過程要盡量做到?jīng)]有或基本沒有雜菌污染，才能保證純生啤酒的質(zhì)量和減少后期處理的工作負(fù)荷量。應(yīng)配置兩組過濾組合，以保證正常生產(chǎn)；具有獨(dú)立的 CIP 和膜再生系統(tǒng)； （ 5）純生啤酒包裝時(shí)，要有以下基本要求：包裝容器清洗系統(tǒng)（含瓶、 8 易拉罐、生啤酒桶）應(yīng)保證清潔、無菌；對(duì)灌裝車間，灌裝機(jī)可以放在一個(gè)密閉的 無菌房間內(nèi)，室內(nèi)空氣要進(jìn)行有效的過濾，室內(nèi)對(duì)室外保持正壓，約 ～ ；對(duì)輸送啤酒瓶的輸送鏈，在未灌裝啤酒、密封以前的部分應(yīng)使用帶有消毒作用的鏈潤(rùn)滑劑，同時(shí)在灌裝機(jī)前的部分輸送鏈應(yīng)有不斷清洗裝置，確保整個(gè)輸送鏈的衛(wèi)生；生啤酒灌裝線的洗瓶機(jī)，應(yīng)采用單端進(jìn)出，防止進(jìn)瓶端的污瓶污染出瓶端的潔凈瓶；洗凈的啤酒瓶在輸送到灌裝機(jī)的過程中，要有密閉的防護(hù)罩，避免灰塵、飛蟲等的污染 [ 12]。 大麥 大麥?zhǔn)瞧【粕a(chǎn)的重要原 料，要先將起制成麥芽，才能再用于釀酒。 水 水是啤酒含量最多的成分，在釀造的過程中，水中各種離子的作用不可低估，在一定程度上影響酵母的生產(chǎn)和啤酒的質(zhì)量。 酒花 酒花對(duì)啤酒的質(zhì)量非常重要，它不僅賦予啤酒特殊的苦味，同時(shí)也影響啤酒的苦味與香氣。酒花的主要化學(xué)成分包括：酒花樹脂、酒花油和多酚物質(zhì) [13]。 酵母 根據(jù)酵母的特性不同，可以將酵母分為上面酵母（ Saccharomyces cervisiae Hansen）和下面酵母（ Saccharomyces Carlsbergensis Hansen） 啤酒酵母中幾乎不含脂肪、淀粉和糖，而含有絕佳的蛋白質(zhì)、完整的 B族維生素、多種生物態(tài)礦物質(zhì)及優(yōu)質(zhì)膳食纖維。營(yíng)養(yǎng)酵母的特點(diǎn)是均衡營(yíng)養(yǎng)，其營(yíng)養(yǎng)成分的構(gòu)成特別適合人體的需求，能夠平衡由于飲食結(jié)構(gòu)不合理而帶來的營(yíng)養(yǎng)失衡和消除緩解由此而引發(fā)的健康問 題 [14]。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(diǎn)。 優(yōu)良啤酒酵母的評(píng)估包括：細(xì)胞形態(tài)呈圓形或卵圓形；生長(zhǎng)繁殖力強(qiáng)；發(fā)酵活力高；凝聚性強(qiáng)；雙乙酰還原能力強(qiáng)；耐壓能力強(qiáng)；有穩(wěn)定的遺傳性能；具有良好的啤酒風(fēng)味和泡沫性能。主要的輔料有大米、玉米、小麥、糖和淀粉糖漿。 原料的制備 粗選、分選 （ 1）粗選 供生產(chǎn)啤酒用的大麥，由于含有泥土、砂石、草屑、雜谷或金屬等雜質(zhì)物，所以在浸麥前要采用粗選機(jī)將大麥進(jìn)行清理。物料中的輕雜質(zhì)由前后風(fēng)道排出。 （ 2）分選 分選目的是進(jìn)一步清除大麥 中的灰塵、麥芒、雜谷、碎麥等夾雜物，并將大麥按麥粒度進(jìn)行分級(jí) [15]。精選大麥在用水浸漬過程中，由于浸漬水的循環(huán)置換及通入壓縮空氣，使大麥得到進(jìn)一步清洗，并排除二氧化碳。 發(fā)芽大麥?zhǔn)轻勗炱【频闹饕希紫缺仨殞⑵渲瞥甥溠糠侥苡糜卺劸啤? 干燥、除根 干燥大麥經(jīng)過粗選、分選、浸 漬、發(fā)芽后制成的綠麥芽還必須經(jīng)過干燥將 11 它制成干麥芽，以利于長(zhǎng)期貯藏。 除根經(jīng)干燥后的干麥芽不能馬上用于釀酒，因麥根中含有其它雜質(zhì)，而且苦味，會(huì)破壞啤酒的味道和改變啤酒的色澤，所以必須用除根機(jī)除去已干燥的麥根，并利用風(fēng)力清除其它雜質(zhì)。淀粉在高溫下溶脹、分裂形成均勻糊狀溶 液的特性，稱為淀粉的糊化。 糖化是利用糖化酶將糊化產(chǎn)物糊精或低聚糖進(jìn)一步水解轉(zhuǎn)化為麥芽糖的過程。 過濾 過濾是產(chǎn)品分離的一種方法，在啤酒生產(chǎn)過程中多次用到過濾技術(shù)，其主要原理是根據(jù)各種物質(zhì)分子或顆粒的大小、形狀、酸堿性和其他物化性質(zhì)的不同進(jìn)行分離產(chǎn)物的技術(shù)。在煮沸后，加入酒花的麥芽汁被泵入酒花分離器 和回旋沉淀槽以除去不需要的酒花剩余物和不溶性的蛋白質(zhì)。隨后，麥芽汁中被加入酵母，開始進(jìn)入發(fā)酵的程序。狹義的發(fā)酵是指微生物通過無氧氧化將糖類轉(zhuǎn)變成乙醇的過程。啤酒發(fā)酵屬于無氧發(fā)酵。發(fā)酵在 8h內(nèi)發(fā)生并以加快的速度進(jìn)行，積聚一種被稱作 “ 皺沫 ” 的高密度泡沫。從第5d 開始，發(fā)酵的速度有所減慢，皺沫開始散布在麥芽汁表面，必須將它撇掉。隨之溫度逐漸降低，在 6～ 10d 后主發(fā)酵就完全結(jié)束了。 主發(fā)酵結(jié)束以后，絕大部分酵母沉淀于罐底。除去酵母后，生成物嫩啤酒繼續(xù)在此錐形罐內(nèi)培養(yǎng)，即后發(fā)酵。成熟的時(shí)間隨啤酒品種的不同而異，一般在 7～ 21d[16]。對(duì)啤酒的分離要求是：產(chǎn)量大，質(zhì)量高（透明度高），勞動(dòng)條件好， CO2 損失小，不易污染，不影響風(fēng)味，啤酒不吸收氧。普通成熟啤酒的過濾多采用硅藻土過濾法。 13 而本設(shè)計(jì)中純生啤酒由于采用了無菌膜過濾能保證啤酒內(nèi)微生物含量只在每瓶 1～ 2 個(gè)之間，所以不需要經(jīng)過巴氏殺菌 ， 由于酒花里面含防腐成分能抑制微生物的繁殖 ， 加上罐裝為無菌罐裝 ,所以可以保證啤酒的質(zhì)量。 膜過濾技術(shù) 在純生啤酒生產(chǎn)中廣泛采用靜態(tài)膜過濾對(duì)啤酒除菌，膜過濾具有較好的微生物可靠性、合理的經(jīng)濟(jì)性和優(yōu)良的品質(zhì)性。 啤酒預(yù)過濾 為了減輕低溫?zé)o菌膜過濾系統(tǒng)的微生物負(fù)荷，因此本設(shè)計(jì)中對(duì)純生啤酒需先經(jīng)預(yù)過濾處理，即一般是在硅藻土過濾后搭配無菌過濾紙板精濾或過濾精度為 1～ 2tma 的膜過濾，將清酒中的微生物數(shù)量控制在 50 個(gè) /l00mL 以下。清酒輸送系統(tǒng)和管道采用固定管道和自動(dòng)轉(zhuǎn)罐系統(tǒng)，以減少微生物的污染機(jī)會(huì)。由于 CIP 清洗和過濾過程中的壓力波動(dòng)會(huì)對(duì)膜濾芯產(chǎn)生沖擊作用，清洗和過濾過程要嚴(yán)格監(jiān)控壓差波動(dòng)情況，膜系統(tǒng)壓差偏高時(shí)要對(duì)成品酒進(jìn)行擴(kuò)大抽樣檢查。膜過濾連續(xù)生產(chǎn)時(shí)間一般不要超過 12h。 無菌灌裝 國(guó)內(nèi)空氣質(zhì)量一般都不太令人滿意，因此為保險(xiǎn)起見，無菌灌裝應(yīng)考慮在無菌室內(nèi)進(jìn)行。每天生產(chǎn)前對(duì)無菌室的空氣進(jìn)行一次臭氧滅菌，以保持空氣的無菌潔凈度。瓶子在洗瓶機(jī)中經(jīng)過堿洗和熱水洗后最后采用無菌水噴淋沖洗 ，使啤酒瓶中保持一定量的二氧化氯含量。 瓶蓋 純生啤酒所用的瓶蓋要求供應(yīng)商在無菌狀態(tài)下制成并用無菌塑料袋裝好后裝入紙箱，確保蓋在運(yùn)輸和貯存過程中不受到污染。 工藝用水 無菌室設(shè)備內(nèi)部和外部清洗用水、擊泡用水、潤(rùn)滑用水等工藝用水全部采用無菌水。而擊泡水在使用前要再經(jīng)過 80～ 85℃ 的高溫加熱處理 。灌裝區(qū)域即使配有自動(dòng)泡沫清洗系統(tǒng)，操作人員也要定期將不容易清洗的部件手動(dòng)拆開清洗，對(duì)灌裝區(qū)域的空間空氣每周用霧化的消毒劑消毒一次。 CIP 系統(tǒng) CIP 即： Clean In Place 的縮寫，原位清洗（在線清洗、就地清洗）。 CIP 系統(tǒng)管道走向和布置應(yīng)合理，不能存在衛(wèi)生死角。要定期校驗(yàn) CIP 泵的輸出量、檢查清洗噴球的暢通情況，并定期拆開罐體附件檢查內(nèi)部清潔狀況，以確保 CIP 清洗效果。公司應(yīng)定期對(duì)工作人員進(jìn)行食品衛(wèi)生及微生物基本知識(shí)、衛(wèi)生檢查及管理、灌裝線的清潔及殺菌措施和緊急應(yīng)對(duì)措施的培訓(xùn)，不斷提升員工的素質(zhì)。 廠址選擇 廠址的選擇要符合城市規(guī)劃和微生物發(fā)酵對(duì)環(huán)境的要求。 有一定的基建施工條件和良好的交通運(yùn)輸條件。本設(shè)計(jì)中的物料平衡計(jì)算主要項(xiàng)目為原料（大麥麥芽、大米）和酒花用量，熱麥芽汁和冷麥芽汁量，廢渣量（糖化糟和酒花糟）等。 啤酒生產(chǎn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 本設(shè)計(jì)中啤酒生產(chǎn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)見表 31。P 熱麥汁量為： (混合原料收率 100)/10% = 又知 10176。 故熱麥汁（ 100℃ ）