毕业设计——啤酒厂5万吨10高浓稀重点设备——发酵罐(编辑修改稿)

毕业设计——啤酒厂5万吨10高浓稀重点设备——发酵罐(编辑修改稿)内容摘要：

成多种产品，生产灵活性大。 ，单位可发酵浸出物的酒精产量提高。 缺点 ，麦汁过滤和洗糟不够彻底，残糖较高，麦汁得率较低。 在利用残糖水作为下锅糖化或洗糟用水条件下，可以缩小此项差距，但应注意不得降低质量。 ，需增加酒花用量。 ，发酵损失也相应增加，发酵罐的容积利用率相对减少一些。 ，酵母活性受损， 使用代数降低，酵母凝聚性变差，不同的菌株受影响的程度则不一样，因此，制造稀释啤酒应慎重选择酵母。 试验证明，麦汁在煮沸以后的生产过程中，其疏水性蛋白含量逐步降低，而高浓度麦汁降低的幅度更大一些。 影响所及，稀释啤酒的泡持性略逊于非稀释啤酒。 在少投资的情况下，要求大幅度增加啤酒产量，制造稀释啤酒是有利的。 当企业产量不是要求大幅度增长时，采用此项技术应全面衡量其优缺点 [7]。 啤酒的分类 啤酒可分为两大类：一类 为以德国、捷克、丹麦、荷兰为典型的下面发酵法啤酒（ beer）；另一类为英国和 原英联邦国家，如澳大利亚、新西兰、加拿大、南非等采用上面发酵法生产的爱尔（ Ale）型啤酒。 中国啤酒 工业 的 未来 现在啤酒走向大型化、集中化、并努力和世界接轨。 这为 啤酒 生产 发展提供了市场需求。 近年来，啤酒消费的个性化趋势创造了多样化的市场需求，促进了啤酒企业产品多样化步伐，市场上啤酒产品越来越多，啤酒品种从以前单一的淡色啤酒发展到目前的纯生啤酒、无醇啤酒、小麦啤酒、黑啤酒、干啤酒，还有 具有营养、保健作用的果味啤酒、芦荟啤酒、苦瓜啤酒、菊花啤酒等等。 新啤酒产品的不断出现不但满足了消费者需求，提高和丰富 了消费者生活，而且许多啤酒企业依靠其技 术优势，根据市场需求，开发出具有独创性的新产品并推向市场，很快形成了一定的规模，成为企业新的竞争优势和利润增长点，如珠江啤酒集团在国内首先开发的瓶装纯生啤、金星啤酒集团开发的小齐齐哈尔大学毕业设计（论文） 5 麦啤酒、内蒙金川开发的保健啤酒等都非常顺应市场需求，很快形成规模化、产业化，为企业赢得了强劲的市场竞争力，创造了丰厚的利润 ， 对促进我国啤酒工业的健康发展起到了非常积极的作用 [8]。 齐齐哈尔大学毕业设计（论文） 6 第二章 啤酒工艺选择与论证 啤酒酿造工艺流程 麦芽 粉碎 糖化 过滤 煮沸 大麦，大米 粉碎 糊化 麦汁的冷却 薄板换热器 回旋沉淀槽 发酵 过滤 稀释设备 菌灌装 酿造啤酒原料 啤酒的原料为大麦﹑酿造用水﹑酒花﹑酵母以及淀粉质辅助原料 (玉米﹑大米﹑大麦﹑小麦等 )和糖类辅助原料等。 适于啤酒酿造用的大麦为二棱或六棱大麦。 二棱大麦 的浸出率高 ， 溶解度较好 ； 六棱大麦的农业单产较高 ， 活力 高， 但浸出率较低 ，麦芽 溶解度不太稳定。 大麦在谷物中具有较为便宜，易于发芽，酶系统完全，并且含有蛋白质，脂肪，磷酸盐以及其 它 无机盐，维生素，碳水化合物和其 它等 多种矿物质 ，因此成为生产啤酒的主要原材料。 酿造啤酒用的优质大麦 壳皮成分少 ， 淀粉含量高 ， 蛋白质含量适中 (9～ 12％ )； 淡黄色 ， 有光泽 ； 水分含量低于 13％ ； 发芽率在 95％以上。 大麦首先必须将其制成麦芽，方能用于酿酒。 大麦在人 工控制和外界条件下发芽和干燥的过程，即称为麦芽制造。 大麦发芽后称绿麦芽，干燥后叫麦芽。 麦芽的制造主要分为四个阶段： （ 1） 精选后的大麦浸泡在水中，使大麦吸收水分，达到能发芽的要求，此阶段称为浸麦。 （ 2） 然后在人工控制的条件下进行发芽，利用发芽过程中形成的酶系，使大麦的内容物质进行分解，变为麦芽。 大麦发芽的主要目的：胚乳细胞壁的部分或全部降解，是干燥后的麦芽变得疏松，更易粉碎，内容物质更容易溶出。 （ 3） 发芽完毕的成为绿麦芽，利用热空气 进行干燥。 干燥的主要目的：使绿麦芽停止生长和酶的分解作用，除 去 多余的 水分，防止腐烂，便于运输。 使根部干燥便于 除去，增加麦芽的色、香、味。 （ 4） 然后经过机械原理将麦芽的根除去 [9]。 酿造 用 水：啤酒的主要成分就是水，所以水的好坏对啤酒的影响很大。 用于酿造啤齐齐哈尔大学毕业设计（论文） 7 酒 的水应该是无色、透明 ， 无沉淀、无味、总溶解盐 150200mg/L、 pH值 、有机物 (高锰酸钾耗氧量 )03mg/L、铁盐 (以 Fe 计 )、锰盐 (以 Mn计 )、氨态氮 (以 N 计 )、氯化物 (以 Cl 计 )2060mg/L、游离氯 [10]。 酿造啤酒的另一个重要原料就是酒花。 作为啤酒工业的原料开始使用于德国。 使用的主要目的是利用其苦味，香味，防腐力和澄清麦汁的能力。 酒花的主要成分有： α酸（学名 HUmulone)和 β 酸 （学名 Lupulone)及未定性的 β 组分 (β Fraction),以及酒花油和多酚物质。 酒花又称啤酒花，这种植物雌雄异株，只有雌株才能结出花朵。 它 能赋予啤酒柔和优美的芳香和爽口的微苦味，能加速麦汁中高分子蛋白质的絮凝，能提高啤酒泡沫起泡性和泡持性，也能增加麦汁和啤酒的生物稳定性。 因此可以说，大麦和 酒花 共同构成了啤酒的灵魂。 酵母是生产所有酒类不可缺少的物质， 酵母的种类很多，啤酒酵母的学名：Saccharomyces cerevisiae。 根据 Loder 分类，酵母有 39 属， 350 种。 啤酒酿造中酵母主要起的作用就是降糖，产生二氧化碳和酒精。 但不是所有的酵母都可以用来酿酒，用来酿制啤酒的酵母大部分是经过人工培养的专用酵母，称之为啤酒酵母。 啤酒酵母又可分为上面发酵酵母和下面发酵酵母。 用上面发酵酵母酿造的啤酒，在发酵过程中，温度比较高，发酵时间比较短，发酵完毕以后，酵母大多漂浮在上面。 一般来讲， Ale,Stout这些种类的啤酒大多采用此种酵母。 相反，使用下面发酵酵母在酿 制啤酒的发酵过程中，温度比较低，发酵时间比较长，发酵完毕之后，酵母大多沉聚在底部，像 Pilsner Beer,Munich Beer 这一类的著名啤酒，大多采用此种酵母进行发酵。 值得一提的是，用来酿酒的酵母，均含有大量的蛋白质和多种氨基酸，维生素以及矿物质，特别是核酸，更具有抗老防衰的独特作用 [11]。 麦芽汁制备 麦芽与谷物辅料的粉碎 麦芽粉碎 麦芽粉碎常采用干法粉碎、湿法粉碎、回潮粉碎和连续浸渍增湿粉碎四种方法。 干法粉碎是 传统的粉碎方法，要求麦芽水 分在 6～ 8%为宜，此时麦粒松脆，便于控制浸麦度，其缺点是粉尘较大，麦皮易碎，容易影响麦汁过滤和啤酒的 口味和色泽。 国内中小啤酒企业普遍采用。 目前基本上采用辊式粉碎机， 有对辊、四辊、五辊和六辊之分。 2．湿法粉碎 所谓湿法粉碎，是将麦芽用 20～ 50℃的温水浸泡 15～ 20min，使麦芽含水量达 25%～30%之后，再用湿式粉碎机粉碎，之后兑入 30～ 40℃的水调浆，泵入糖化锅。 其优点是齐齐哈尔大学毕业设计（论文） 8 麦皮比较完整，过滤时间缩短，糖化效果好，麦汁清亮，对溶解不良的麦芽，可提高浸出率（ 1～ 2%）；缺点是动力消耗大，每吨麦芽粉碎的电耗比干 法高 20%～ 30%；另外，由于每次投料麦芽同时浸泡，而粉碎时间不一，使其溶解性产生差异，糖化也不均一。 3．回潮粉碎 回潮粉碎 又叫增湿粉碎，是介于干、湿法中间的一种方法。 在很短时间里向麦芽通入蒸汽或一定温度的热水，使麦壳增湿，使麦皮具有弹性而不破碎，粉碎时保持相对完整，有利于过滤。 而胚乳水分保持不变，利于粉碎。 增湿时可用 50KPa的干蒸汽处理 30～40s，增湿 %～ %。 也可用 40～ 50℃的热水，在 3～ 4m的螺旋输送机中喷雾 90～ 120s，增重 1%～ 2%，增湿后麦皮体积可增加 10%～ 25%。 其优点是 麦皮破而不碎，可加快麦汁过滤速度，减少麦皮有害成分的浸出。 蒸汽增湿时，应控制麦温在 50℃以下，以免破坏酶的活性。 增湿粉碎 是 60年代推出的粉碎方法，由于其控制方法及操作比较困难，所以此法并未普及。 4．连续浸渍增湿粉碎 此方法是 20世纪 80年代德国 Steinecher和 Happman等公司推出的改进型湿式粉碎机。 它将湿法粉碎和增湿粉碎有机地结合起来。 已称量的干麦芽先进入麦芽暂存仓，然后在加料辊的作用下连续进入浸渍室，用温水浸渍 60 s，使麦芽水分达到 23%～ 25%，麦皮变得富有弹性，随即进 入粉碎机，边喷水边 粉碎，粉碎后落入调浆槽，加水调浆后泵入糖化锅。 由于此法改进了前几种方法的缺点，减轻了辊子负荷，电耗接近干法粉碎，麦芽浸渍时间基本相等，麦芽溶解性一致，所以此法是采用过滤槽法过滤最好的麦芽粉碎方法。 缺点是设备结构复杂，造价高，维修费用高 [12]。 通过以上几种粉碎方法的比较，选用 连续浸渍增湿粉碎。 辅料粉碎 由于辅料均是未发芽的谷物，胚乳比较坚硬，与麦芽相比所需的电能较大，对设备的损耗较大。 对粉碎的要求是有较大的粉碎度，粉碎得细一些，有利于辅料的糊化和糖化。 糖化 糖化目的与要求 所谓糖化是指利用麦芽本身所含有的酶 (或外加酶制剂 )将麦芽和辅助原料中的不溶性高分子物质（淀粉、蛋白质、半纤维素等）分解成可溶性的低分子物质（如糖类、糊精、氨基酸、肽类等）的过程。 由此制得的溶液称为麦芽汁。 麦汁中溶解与水的干物质称为浸出物，麦芽汁中的浸出物对原料中所有干物质的比称为 “ 无水浸出率 ”。 糖化的目的就是要将原料 (包括麦芽和辅助原料 )中可溶性物质尽可能多的萃取出来，并且创造有利于各种酶的作用条件，使很多不溶性物质在酶的作用下变成可溶性物质而溶解出来，制成符合要求的麦芽汁，得到较高的 麦芽汁收得率 [13]。 齐齐哈尔大学毕业设计（论文） 9 糖化工艺 本次设计酿制的啤酒为浅色啤酒，要求色泽 浅（ ～ ），发酵度高 ，残余可发酵性糖少，泡沫好（泡持时间在 5min以上），因此 采用复式浸出糖化法 酿 造 特点：辅料需单独处理，进行液化和糊化。 利用麦芽中淀粉酶作液化剂，液化温度为 70～ 75℃，糊化料水比为 1： 5， 采用耐高温 α－淀粉酶作液化剂协助糊化、液化。 辅料比例大（ 30%），糊化料水比为 1：。 并醪后不再进行煮沸，而是在糖化锅中升温达到糖化各阶段所需要的温度。 具体操作见图 21[14]。 自来 水 糊化锅 糖化锅 料水比 1:5 52℃ 料水比 1:3 43min 15min 93℃（ 20min） 冷却 t 8min 63℃（ 30min） 100℃ （ 20min） 5min 70℃（ 25min） 5min 5℃（ 15min） 图 21 糖化工艺流程 大米粉 1062kg 麦芽粉 213kg t0 10 min 麦芽 2975kg t 麦醪 30min 齐齐哈尔大学毕业设计（论文） 10 糖化工艺曲线 图2 2 糖化工艺曲线0204060801001200 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200时间/min温度/℃糊化曲线糖化曲线 糖化工艺论证 糊化锅中 料水比为 1： 5，热水温度为 52℃，热水与糊化锅中的物料混合之后温度为50℃ ，此温度下进行蛋白质休止。 随后将 糊化锅中糊化醪加热至 100℃，利用热力作用使生物料得到彻底糊化、液化，提高物料浸出率。 糊化锅中物料煮沸 20min后 ，降低温度至 88℃。 把糊化锅中的醪液与糖化锅中醪液进行混合，混合过程在 15min内完成，混合之后醪液温度为 63℃，此温度下 β淀粉酶活性最高，可以把淀粉分解为麦芽糖和 糊精。 在。