【正文】 中，生產(chǎn)原料麥芽和酒花都依靠進口。1949年后，中國啤酒工業(yè)發(fā)展較快，并逐步擺脫了原料依賴進口的落后狀態(tài)。中國的啤酒于1954年開始進入國際市場，到1980年已猛增到26ML。純生啤酒的釀造是啤酒界的一次革命，從原料、工藝、設備、均與傳統(tǒng)釀造啤酒有著巨大的區(qū)別，突出的特點就是無菌釀造、設備價值昂貴、生產(chǎn)成本加大，僅檢測費用比普通啤酒高20倍，可以說純生啤酒是高科技產(chǎn)品，因此它的價格較高。我國年生產(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％，德國占50％，而我國還不到3％，但是，純生啤酒已代表中國啤酒市場的發(fā)展方向，是啤酒業(yè)的一次革命，它符合消費潮流，前景廣闊。錐形罐 可單獨用于前發(fā)酵或后發(fā)酵，還可以將前，后發(fā)酵合并在該罐 進行（一罐法）。其優(yōu)點是能縮短發(fā)酵時間，而且具有生產(chǎn)上的靈活性，故能使用于各類啤酒的生產(chǎn)要求。本設計也是采用這種發(fā)酵罐進行啤酒發(fā)酵生產(chǎn)。這是一種具有較淺錐底的大直徑（:）的發(fā)酵罐，能在罐內(nèi)進行機械攪拌，并具有冷卻裝置。這種聯(lián)合罐的生產(chǎn)上的用途與錐形罐在發(fā)酵生產(chǎn)上用途相同，既用于前后發(fā)酵，也能用于多罐法及一罐法生產(chǎn)。它的主體是一個圓柱體。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)得起風雨的鋁板。 圖12 聯(lián)合罐（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。它的特點是利用離心機回收酵母，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。因此利用朝日罐進行一罐法生產(chǎn)啤酒的優(yōu)點是：可加速啤酒的成熟。（1）濃醪發(fā)酵1967年開始應用于生產(chǎn)。它可在不增加或少增加生產(chǎn)設備的條件下提高產(chǎn)量。P左右?？焖侔l(fā)酵法工藝控制條件為：在發(fā)酵過程某階段提高溫度；增加酵母接種量；進行攪拌。主要應用國家有新西蘭﹑英國等。數(shù)據(jù)顯示，今年上半年全國啤酒行業(yè)繼續(xù)保持平穩(wěn)發(fā)展的態(tài)勢，累計生產(chǎn)啤酒1642萬千升，%，啤酒行業(yè)景氣度上升。青島啤酒、%、%。年均增長率接近50%。數(shù)據(jù)統(tǒng)計，二季度內(nèi)，241只基金合計向食品飲料、批發(fā)與零售貿(mào)易、機械設備儀表3個行業(yè)投入350億元，上述三個行業(yè)的市值增長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象。在目前的發(fā)展趨勢來看，愈發(fā)受到廣大消費者的青睞。2 啤酒發(fā)酵工藝設計因為純生啤酒生產(chǎn)的整個生產(chǎn)過程均要求嚴格的無菌操作，所以本設計中對整個釀造過程要求非常嚴格的污染控制能力和產(chǎn)品質(zhì)量的管理能力。任何雜菌的存在都會影響啤酒的質(zhì)量。生產(chǎn)中應認真做到：把好原料關、選好菌種、嚴格生產(chǎn)工藝與操作。生產(chǎn)過程中嚴格控制雜菌是純生啤酒生產(chǎn)的關鍵，無菌過濾和無菌灌裝則是生產(chǎn)的輔助手段。 （4）在前道工序嚴格控制微生物污染的基礎上，生產(chǎn)純生啤酒進行的無菌過濾要滿足以下要求：無菌過濾的有效性，對任何微生物除去率要達到要求，并且不會影響啤酒的口味、泡沫等質(zhì)量要求；選用合理的無菌過濾組合，一般要求應按深層過濾表面過濾膜過濾的順序進行組合，其孔徑選擇為：深層過濾1～3微米、～1微米、～。本設計中選擇的主要原料是大麥，水，酒花，酵母及輔料。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。故設計中需要對用水量進行衡算。酒花又稱忽布花、蛇麻花，其學名為 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。在啤酒釀造中酒花的作用是： a、賦予啤酒特殊的香氣與清爽的苦味；b、形成啤酒優(yōu)良的泡沫，增加啤酒的泡沫性和穩(wěn)定性；c、使蛋白質(zhì)沉淀，有利于麥汁的澄清；d、酒花有抑菌作用，能增強麥芽汁和啤酒的防腐能力。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。營養(yǎng)酵母的特點是均衡營養(yǎng)，其營養(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)不合理而帶來的營養(yǎng)失衡和消除緩解由此而引發(fā)的健康問題[3]。對啤酒發(fā)酵而言酵母的作用是至關重要的，它直接影響著啤酒的口味和特點。優(yōu)良啤酒酵母的評估包括：細胞形態(tài)呈圓形或卵圓形；生長繁殖力強；發(fā)酵活力高；凝聚性強；雙乙酰還原能力強；耐壓能力強；有穩(wěn)定的遺傳性能；具有良好的啤酒風味和泡沫性能。主要的輔料有大米、玉米、小麥、糖和淀粉糖漿。 粗選、分選a、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將大麥進行清理。物料中的輕雜質(zhì)由前后風道排出。b、分選分選目的是進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行分級[5]。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，使大麥得到進一步清洗，并排除二氧化碳。b、發(fā)芽大麥是釀造啤酒的主要原料，但首先必須將其制成麥芽方能用于釀酒。 干燥、除根a、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)過干燥將它制成干麥芽，以利于長期貯藏。b、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，會破壞啤酒的味道和改變啤酒的色澤，所以必須用除根機除去已干燥的麥根，并利用風力清除其它雜質(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。b、糖化是利用糖化酶將糊化產(chǎn)物糊精或低聚糖進一步水解轉(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)酵在八個小時內(nèi)發(fā)生并以加快的速度進行，積聚一種被稱作“皺沫”的高密度泡沫。從第5天開始，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6～10天后主發(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。成熟的時間隨啤酒品種的不同而異，一般在7～21天[4]。對啤酒的分離要求是：產(chǎn)量大，質(zhì)量高（透明度高），勞動條件好，CO2損失小，不易污染，不影響風味，啤酒不吸收氧。普通成熟啤酒的過濾多采用硅藻土過濾法。而本設計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12個之間,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,。其原理是：膜過濾是一種與膜孔徑大小相關的篩分過程，以膜兩側(cè)的壓力差為驅(qū)動力，以膜為過濾介質(zhì)，在一定的壓力下，當原液流過膜表面時，膜表面密布的許多細小的微孔只允許水及小分子物質(zhì)通過而成為透過液，而原液中體積大于膜表面微孔徑的物質(zhì)則被截留在膜的進液側(cè)，成為濃縮液，因而實現(xiàn)對原液的分離和濃縮的目的[12]。在硅藻土過濾機和精濾機殺菌時各點的溫度都要求達到85～90℃，同時過濾用的硅藻土和添加劑用水全部要使用無菌水或脫氧水。建立低溫無菌膜過濾系統(tǒng)雙座閥、壓力變送器校驗和完整性測試異常情況處理等管理制度。膜過濾出口酒液在取瞬時樣的基礎上可增加用全自動取樣閥取連續(xù)樣，每隔一定時間換一次瓶，酒液全部抽濾處理。濾芯在使用一段時間后，要定期拆開進行內(nèi)部檢查和濾芯單支完整性檢測，以確保每支濾芯處于完好狀態(tài)[8]。無菌室內(nèi)潔凈度要求達到一萬級或更高級別，無菌室內(nèi)通入經(jīng)過除塵、除菌過濾處理的空氣，并保持一定的正壓，溫度控制在18—26℃，相對濕度控制50%—65%。 啤酒瓶生產(chǎn)純生啤酒的玻璃瓶最好采用新瓶。另外在沖瓶機以及灌裝機中均采用110—130℃的飽和蒸汽殺菌，可使瓶子達到無菌要求。瓶蓋在進入無菌問到倒入貯斗時都要在無菌狀態(tài)下進行，另外，在封蓋前經(jīng)過紫外線殺菌，以確保無菌。無菌水需先經(jīng)多級袋式過濾或膜過濾除去水中的雜菌后，再添加0．3—1．2mg／L二氧化氯處理。灌裝區(qū)域即使配有自動泡沫清洗系統(tǒng)，操作人員也要定期將不容易清洗的部件手動拆開清洗，對灌裝區(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)管道走向和布置應合理，不能存在衛(wèi)生死角。要定期校驗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。公司應定期對工作人員進行食品衛(wèi)生及微生物基本知識、衛(wèi)生檢查及管理、灌裝線的清潔及殺菌措施和緊急應對措施的培訓，不斷提升員工的素質(zhì)。根據(jù)上面內(nèi)容，繪制出本次設計的基本流程圖如圖21所示。本設計中的物料平衡計算主要項目為原料（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。本設計中啤酒生產(chǎn)基礎數(shù)據(jù)表見表31[12] 。P 熱麥汁量為： =又知10176。故熱麥汁（100℃）體積為：V熱麥汁=247。故可得以下結(jié)果： （1） 生產(chǎn)100L10176。由此可計算出每次投料量及其他項目的物料平衡。則糖化一次生產(chǎn)成品啤酒體積為：V==把述的有關啤酒廠釀造車間的三項物料衡算計算結(jié)果，得出本設計的物料衡算表，如表32所示。工藝流程示意圖見圖41，其中投料量為糖化一次的用量。 糖化車間的熱量衡算熱量衡算的目的在于定量研究生產(chǎn)過程，為過程設計和操作最佳化提供依據(jù)。應用蒸汽等熱量消耗指標，可對工藝設計的多種方案進行比較，以選定先進的生產(chǎn)工藝；或?qū)σ淹懂a(chǎn)的系統(tǒng)提出改造或革新，分析生產(chǎn)過程的經(jīng)濟合法性，并找出生產(chǎn)上存在的問題。c、熱量衡算是組織和管理生產(chǎn)、經(jīng)濟核算和最優(yōu)化的基礎。[15] 糖化過程中工藝要求及基礎數(shù)據(jù)由物料衡算結(jié)果表明，糖化一次用大米量 G大米 =,工藝要求糊化鍋中加入的麥芽粉量為大米粉量的20%，即：G麥芽= 20%G大米=20%= 所以糊化鍋中的原料為： G糊= G大米+G麥 =+ = 糊化鍋中料水比為 1:糖化鍋中料水比為 1: 糖化工藝的熱量衡算a、 糖化用水耗熱量Q1根據(jù)工藝糊化鍋加水量為：G1=(G大米+G麥芽)=（+）=而糖化鍋加水量為：G2==，=，故糖化總用水量為： Gw=G1+G2 =+= 自來水溫度取18℃,而糖化配料用水溫度t2=50℃，故耗熱量為： Q1=（G1+G2）cw（t2t1）=（5018）=式中 cw——水的比熱容，取cw= [kJ（kg ℃）]（1） 計算米醪的比熱容 根據(jù)經(jīng)驗公式：C容物=[(100W)c0+]式中 W——含水百分比C0——絕對谷物比熱容，取c0= [kJ（kg ℃）]c大米=[(100W)c0+] =[(10012) + 12] =[kJ（kg 故混合前米醪先從100℃冷卻到中間溫度t?！妫糖化鍋中麥醪量為：G麥醪=G麥芽+ G2=+=已知麥芽粉初溫為18℃，用50℃的熱水配料，則麥醪溫度為：t麥醪=G麥芽c麥芽18+G2cw50G麥醪c麥醪=18+39052=℃米醪中間溫度為t經(jīng)第一次煮沸后剩余米醪量：G′米醪= G米醪V1==式中——V1為蒸發(fā)的水量混合醪的量：G混合=G′麥醪+G麥醪=+=混合醪的比熱容為：C混合= G39?！妫根據(jù)熱量衡算，且忽略熱損失，米醪與麥醪混合前后焓不變，則米醪中間溫度為：t=G混合C混合t混合G麥醪c麥醪t麥醪G39。根據(jù)上述計算Q3=G混合c混合（7063） =(7063)=d、 第二次煮沸混合醪的消耗量Q4由糖化工藝可知：Q4=Q4′+Q4′′+Q4′′′式中 Q4′ ——混合醪升溫至沸騰所耗熱量(kJ) Q4′′ ——二次煮沸過程蒸汽帶走的熱量(kJ)Q4′′′ ——熱損失(kJ) 混合醪升溫至沸騰所耗熱量Q4′根據(jù)工藝，糖化結(jié)束醪溫為78℃，抽取混合醪的溫度為70℃，則送去第二次煮沸的混合醪的量為：G混合（7870）10070247。=%故Q4′ =%G混合c混合 （10070） =%30 =二次煮沸過程蒸汽帶走的熱量Q4′′煮沸時間為10 min，蒸發(fā)強度5%，則蒸發(fā)水分量為：V2=%G混合5% =%5% =故 Q4′′=IV2==熱損失Q4