生物工程论文年产6万吨11176p啤酒厂发酵车间工艺设计

生物工程论文年产6万吨11176p啤酒厂发酵车间工艺设计内容摘要：

连续发酵主要有多罐式连续发酵和塔式连续发酵，这种连续发酵系统都可大大缩短发酵周期，提高设备利用率，降低了投资，减少了酒损，降低了蒸汽、劳动力和洗刷费用，提高了酒花利用率，且产生的成品啤酒质量稳定。 但是这几种连续体系也各有不足：多罐式系统需搅拌，动力消耗大。 塔式系统对酵母要求高，使用的酵母不仅要求发酵度高，而且要求凝聚性强。 并且塔式观造价高，不利于小规模生产。 更重要的是，连续发酵法啤酒从风味上品评与间歇法啤酒差别大，难以被消费者接受。 八十年代后，锥形罐发酵取代了传统发酵，生产周期 得到了缩短，而连续发酵由于污染和风味（特别是双乙酰）控制的困难逐步停止了使用。 从实际情况出发，故本设计不采用此法。 传统的下面发酵法，主发酵容器安置在空气过滤，绝热良好和清洁卫生的发酵室内。 室温保持 5～ 6℃；采用开放式或密闭式、圆形或方形的主发酵容器。 后发酵则设置在单独的贮酒室内，采用金属或木制的贮酒罐，作后发酵和贮酒用。 贮酒室温保持在 O～ l℃。 下面发酵的工艺特点是： （ 1） 采用下面酵母，主发酵温度比较低，发酵进程比较缓慢，发酵的代谢副产物相对较少。 主发酵完毕后，大部分酵母沉降发酵容器底部。 （ 2） 下面发酵啤酒的后发酵和贮酒期比较长，酒液澄清良好。 C02 饱和稳定，酒的泡沫细微，风味柔和，保存期较长。 啤酒发酵系以上面发酵为起源，而后由于选用的纯粹培养酵母不同，划分为上面发酵与下面发酵两种啤酒发酵类型。 上面发酵在发酵外观、技术操作和发酵设备方面与下面发酵有所不同，但两者的发酵机理是一致的。 上面发酵工艺的特点 （ 1） 上面发酵系采用上面酵母，是在较高的温度 (15～ 20℃ )下进行的。 酵母起发快，接种量可以减少，形成的酵母新细胞较多。 发酵终了，大部分酵母浮在液面，酵母回收工作虽较下 面发酵复杂，但酵母使用代数远较下面发酵为多，长久没有衰退现象。 （ 2） 上面发酵的麦汁接种温度为 13～ 16℃，比较高。 发酵 2～3天，当酵母升至液面时，为发酵旺盛阶段，此时应开始降低液温，目录 可采用 12～ 14℃冷水冷却，并在酵母形成泡盖时立即撤去，发酵4～ 6 天即行结束。 （ 3） 发酵结束后，酵母成紧密的一层浮在液面上，厚为 3～ 4cm。 （ 4） 上面发酵在发酵过程中通风时间长，目的是使酵母分散悬浮在发酵液中，对凝集性强的酵母，通风尤属必要。 （ 5） 上面发酵一般不采用后发酵，主发酵的发酵度接近最终发酵度。 分离酵母后 ，加胶处理，贮藏澄清一阶段，采用人工充二氧化碳，使达饱和。 若上面发酵采用后发酵工艺，下酒时，酒液中保留部分残糖，继续发酵，产生的二氧他碳饱和在酒中。 （ 6） 上面发酵酿制的啤酒成熟快，设备周转快，啤酒有独特的风味，但保存期短。 从实际出发，选用下面酵母发酵法。 随着啤酒工业的发展，现有啤酒厂普遍采用一罐发酵工艺，即麦汁的主发酵，双乙酰还原、降温以及贮酒阶段在同一个露天发酵罐中进行。 一罐法工艺有以下优点：清洗消耗少，因为只有一个容器必须清洗；转入空罐时 CO2 损失少；酒损少，因为没有了管道中残酒 的损失；所需的工作时间少；节能，因为不用倒罐，没有氧侵入的危险。 5. 两罐法发酵 一罐法发酵工艺简单 , 便于操作 , 能够节省投资 , 但由于麦汁整个发酵过程都在同一个发酵罐中进行 , 使得冷凝物的排放及酵母沉淀效果不十分理想。 由于露天发酵罐一般直径较大 , 若酒液缺少对流 , 就会使其温度分布不均匀 , 罐中心酒液温度与罐壁处酒液温度需长时间才能达到平衡 , 从而影响啤酒风味。 同时 , 一罐法发酵工艺发酵周期较长 , 生产旺季难以满足市场需求。 故不采用一罐法。 故本设计采用两罐法发酵。 啤酒发酵工艺 传统式分 批发酵，每批（一锅或两锅）定型麦汁，经过添加酵母，前发酵（酵母增殖），主发酵，后发酵和贮酒等阶段。 相应的设备是：酵母添加器，前发酵池，主发酵池，后发酵罐和储酒罐。 各段发酵均在有绝热维护层，并具有室温调节装置的的厂房内进行，一般分为前发酵室（ 78℃）主发酵室（ 67℃），后酵和储酒室（ 20℃）等部分。 酵母接种量和添加方法 1．酵母接种量：本设计分批发酵采用低温，缓慢发酵，因此接种量比较小，接种后细胞浓度控制在（ 512）179。 10 个 /ml。 设酵母泥的浓度为 20179。 10 个 /g，按工艺规定接种后酵母浓度为： 8179。 10 个 /ml 则每千克麦汁接种酵母泥克数（ n）： 目录 n=8179。 10 179。 1000/20179。 10 =4g 即接种量为 %。 2. 酵母添加方法： ； ； c.分割法；。 本设计采用干道法添加酵母：在酵母添加器中加入每批麦汁所需的酵母，再加上二倍量的冷麦汁，用无菌压缩空气充分混合，压到前酵池中，再用无菌空气搅拌均匀即可。 前发酵 : 所谓前发酵，就是指接种酵母泥 处于休眠阶段，酵母和麦汁接触后，有较长（数小时至十小时）的生长滞缓期，之后才能加入出芽繁殖，当酵母克服生长缓滞期，出芽繁殖细胞浓度达到 20179。 个 /ml，发酵麦汁表面开始气泡，此阶段即为前发酵。 但由于工艺改进，前发酵时期已缩短至 20～ 30个小时。 主发酵： 主发 酵前期酵母吸收麦汁中的氨基酸和营养物质 ,应用糖类发酵释放自由能合成细胞并产生热量。 此时糖降比较缓慢，而α 氨基氮下降迅速。 由于有机酸产生和麦汁缓冲物质减少，麦汁 PH下降迅速。 酵母达到最高浓度时，糖降最快，每天外观糖浓度降可达 176。 P。 VDK 峰值出现在最高酵母浓度后 1224h。 此阶段大量废热产生，必须进行冷却以保持最高发酵温度。 当发酵度达到酵母凝聚点时（一般酵度在 35%45%），酵母开始凝聚，发酵液中悬浮酵母细胞数开始下降，糖降速率开始降低。 为了促进凝聚和保存凝聚酵母的活性，发酵后期应逐步降低 温度，使发酵温度趋近后酵温度。 主发酵后期每日糖降小于 176。 P 时，发酵缓慢，泡沫消失，逐步形成泡盖。 泡盖是 CO2 带至发酵液面的多酚、酒花树脂、高分子蛋白质等接触空气氧化，聚合形成的。 在主发酵结束前捞去泡盖，即可下酒至后发酵和回收沉于池底的凝聚酵母泥。 后酵和贮酒 主发酵结束后，下酒至密闭室后发酵罐，前期进行后发酵，后期进行低温储酒。 后发酵和储酒的目的是：糖类继续发酵，促进啤酒风味成熟，增加 CO2溶解，促进啤酒澄清。 圆筒体锥底发酵罐发酵及其工艺 : 圆柱锥底发酵罐的优点有： （ 1）加速发酵 由于发酵基质（麦汁）和酵母对流获得强化，可加速发酵。 （ 2）厂房投资节省 发酵可以大部分或全部在户外，而且罐数、罐总容积减少，厂房投资节省。 （ 3）冷耗节省 发酵冷却是直接冷却发酵罐和酒液，而且冷却介质在强制循环下，传热系数高。 （ 4）发酵罐清洗、消毒 发酵可依赖于 CIP自动程序清洗消毒，工艺卫生更易得到保证。 （ 5）该罐具有锥底，主发酵后回收酵母方便。 目录 （ 6）罐身具有冷却夹套，冷却面积能够满足工艺上的降温要求，一般在圆柱体部分，视罐体高度，可分设 23段冷却，锥底部分设有一段冷却，有利于酵母沉降和保存。 （ 7）圆柱锥底罐是密闭罐，可以回收二氧化碳，也可进行二氧化碳洗涤，可做发酵罐，也可做贮酒罐。 因此在本设计中选用的是圆柱锥底发酵罐，其具体情况介绍如下： ： 主要分单酿罐发酵和两罐法发酵两种。 本次设计选择两罐法发酵。 ： （ 1）设备的外型特点：外筒体蝶形或拱形盖，锥形体底，罐筒体壁和锥底有各种形式的冷却夹套。 两罐法发酵罐 D： H=1:34。 发酵罐底角，考虑到发酵中酵母自然沉降最有利，取排出角 7375176。 （ 2）罐材料： 大型 均采用碳钢加涂料或是不锈钢两种材料。 （ 3）冷却夹套：国内 大多用低温低压（ 3℃ ,）液态冷媒在半圆管，弧形管的夹套，或米勒板式夹套内流动换热。 冷却夹套一般分三段：上段距发酵液面 15cm向下排列，中段在筒体的下部距支座 15cm 向上排列，锥底段尽可能接近排酵母口，向上排列。 （ 4）隔热层和防护层：绝热材料常用绝热材料聚酰氨树脂或自熄式聚苯乙烯泡沫。 外防护层采用 厚的合金铝板或 的不锈钢板，特别是瓦楞型板更受欢迎。 （ 5）罐主要附件：智能型铂温 度传感器，清洗取样阀，安全阀，真空破坏阀，CIP执行机构，上视镜，灯镜，空气和二氧化碳排出管装置。 3. 圆筒体锥底发酵罐发酵工艺： （ 1）进罐方法 采用直接进罐方法。 （ 2）接种量和起酵温度 麦汁直接进罐法，为了缩短起酵时间，大多采用较高接种量， %～ %，接种后细胞浓度为（ 15177。 3）179。 106个 /ml。 麦汁接种温度是控制发酵前期酵母繁殖阶段温度的，一般低于主发酵温度 2～ 3℃。 （ 3）主发酵温度 本设计是 10176。 P的淡色啤酒，小于 11176。 P，所以采用低温发酵， 910176。 C。 （ 4） VDK 还原 在大罐发酵中 ，后发酵一般称 VDK 还原阶段。 VDK 还原初期一般不排放酵母，也就是发酵全部酵母参与 VDK还原，这可缩短还原时间。 （ 5）冷却、降温 目录 VDK 还原终点是根据成品啤酒应 VDK 的含量而定，要求 VDK 低于 ，才称还原阶段基本结束，可降温。 （ 6）罐压控制 发酵液中二氧化碳是酵母的毒物，会抑制酵母繁殖和发酵速率，大多数 发酵主发酵阶段均采用微压（小于 ），主发酵后期才封罐逐步升高，还原阶段 12天才升至最高值。 由于罐耐压强度和实际需要， 罐压一般最大控制在 ，以后保持或略有下降至啤酒成熟。 （ 7）酵母的排放和收集 当 VDK还原至规定值，可顺利从锥底排放泥状酵母。 收集酵母后，用酵母泥的 （ 12176。 C）覆盖并控制存放温度不超过 2176。 C，每天换一次无菌水。 酵母的添加与回收 在麦汁进行充氧同时添加酵母，为了使酵母均匀分布在发酵罐中，酵母应在整个麦汁流入过程中均匀添加，接种量：约 ～ 浓酵母泥 /hL麦汁。 种酵母要求：外观色泽洁白，凝聚性良好，无黏着现象，无杂质，无变异，镜检酵母细胞大小整齐，健壮，无杂菌感染， 细胞活性 97%以上，冷水低温保存时间不超过 3天，使用代数不超过 7代。 沉降于发酵罐底的酵母可以分为三类： 上层为轻质酵母，可做饲料或经行其它综合利用。 中层为核心酵母，其量占65%～ 70%,可留作下批种酵母用。 下层为弱细胞或死细胞，可作饲料或弃置不用。 发酵设备的降温控制 本设计采用的发酵设备为应用极为广泛的露天锥形发酵罐，酵母在发酵过程中会产生热量，为使发酵和后熟在设计的工艺温度下进行，必须进行冷却。 本设计采用间接冷却方式。 啤酒生产副产物的利用 麦槽的利用 麦槽是麦芽和大米在 不发芽谷物原料在啤酒糖化中不溶解物质构成的。 麦槽是有价值的饲料，有较高的蛋白质，并受到适度分解。 二氧化碳的回收 二氧化碳是啤酒发酵中最主要的副产物，二氧化碳也是重要的原材料。 在过滤后的清酒中，直接充入二氧化碳，使啤酒在短时间内溶解和过饱和，简单而有效地控制成品啤酒中二氧化碳的含量。 CO2贮气柜→超压装置→压缩机→氧化剂洗涤器→水冷却器→活性炭过滤器→压缩机→冷却器→干燥装置→冷却器→液态 CO2贮存罐 目录 酵母的回收与利用 根据酵母和发酵液的相对密度不同，采用离心机分离酒液和酵母。 每生产 100 吨啤酒 可得含水分 75%～ 80%的剩余酵母泥 ，可制成含水 %～ 10%的干酵母约。 近年来用啤酒酵母生产具有肉类鲜味的调料以及生产干酵母粉，有很好的经济和社会效益，故本设计采用一个酵母车间来利用废酵母生产干酵母，其生产流程如下： 啤酒放弃的酵母泥→固液分离→湿酵母→洗涤脱苦→固液分离→水解→固液分离→干燥→干酵母 ↓ 浓缩→调配→调味料 ↓ 酵母膏 成品啤酒 . 啤酒的过滤 发酵出来的啤酒经酵母分离机分离出来后，进入一薄板冷却器，然后进入啤酒处理罐，进行 CO2 洗涤，再经一次冷却器，冷却至 1 ℃，经粗滤精滤后，送清酒罐然后包装。 啤酒过滤的主要方式有棉饼过滤机、硅藻土过滤机、纸板过滤机、双流过滤机、错流过滤机、无菌膜过滤机。 现在普遍使用的是过滤设备是硅藻土过滤机、纸板过滤机和无菌膜过滤机。 硅藻土过滤机作为啤酒的粗滤，纸板过滤机作为啤酒的精滤，无菌膜过滤机主要用于生产纯生啤酒。 硅藻土过滤机主要有板框式、烛式、水平圆盘式三种，本设计采 用板框式过滤机。 ．啤酒包装 啤酒的包装形式有瓶装、易拉罐装和桶装三种形式，本设计生产的主要是瓶装啤酒。 瓶装啤酒包装工序生产流程： 玻瓶→卸箱→验瓶→洗瓶→检验→灌酒→压盖→检验→杀菌→检验→贴标→喷码→检验→装箱 验瓶 验瓶方法有：人工验瓶与光学检验仪验瓶。 现采用光学检验仪验瓶，利用光学验瓶装置，可自动将污瓶从传送带上排除。 验瓶技术要求 ：高矮一致，规格一致，颜色一致。 ：不得有破。