年产3万吨8176p全麦芽啤酒发酵工艺及车间布置设计

年产3万吨8176p全麦芽啤酒发酵工艺及车间布置设计内容摘要：

盐和蛋 白质 及酚 类物 质的 絮凝 成点 ，酵 母生 长， 发酵 风 味物 质的 形成 等，最终还将影响 到啤酒 的风味物 质和稳 定性。 大自 然的 天然 水源 分为 如下 几 种： 雨水 ，雪 水， 地表 水 ，地 下水，冰水 ，海 水。 在本 设计 中选 用的 酿造 用水 为符 合《 啤 酒酿 造用 水水 质要求》的地下水。 水中无机离 子对啤酒 酿造的 影响 钙， 镁离子 的增 酸作 用： 3Ca+2HPO4→ Ca(PO4)2+2H+。 在 啤酒糖化时， Ca2+含量在 每升 40 到 70 毫克，能保持淀 粉液化 酶的耐热 性。 麦汁含 Ca2+在 每升 80 到 100 毫克时， 可 促进 麦汁煮沸 时形成 单宁 — 蛋 白质— 钙 的 复 合 物 ， 促 进 热 凝 固 物 蛋 白 质 的 絮 凝。 Mg2+在 麦 芽 中 含 量 约 为130mg/ 酿造 用 水中 含有 10— 15mg/L 的 Mg2+已经 足 够， 不宜 超过80mg/L。 2. 水中的碳酸盐 和重碳酸 盐有降 酸作用 ： HCO3+H+→ H2O+CO2 大麦 籽粒 中存 在复 合磷 酸盐 ，发 芽中 受到 磷酸 酯酶 的 降解 ，形 成游 离的H2PO4_,由于 H2PO4 在 K2 的 作用下 分解为 H+， 它使麦 芽醪呈偏 酸性，水 中重碳酸盐的降 酸作用 ，使 麦芽醪 PH 升高，引起一系 列的工 艺缺点 ：（ 1）造成过 滤减 慢， 收得 率下 降。 （ 2） 啤酒 色泽 和 涩 味增 加。 （ 3）啤 酒的 稳定性降低。 （ 4） 改变酒 花的苦味 ，使啤 酒苦味粗 糙。 + ,K+常 常在 50— 100:300— 常使浅色 啤酒变 得粗糙，不柔和。 含 Fe2+应少于 ,若含量大于 ，会对啤酒质量造成损害，使啤酒泡沫不洁白，加速啤酒的氧化浑浊。 Mn2+对啤酒的影响与二价铁离 子相似。 啤酒的澄 清和胶体 稳定性 有重要作 用，它 能赋予啤 酒丰满 的 酒体，爽口， 柔和的 风味。 酿 造水中 含有 20— 60mg/L 的 Cl是 必须 的。 麦芽制备 麦芽制备工 艺决定 了 麦芽品 种和质 量，从而 决定了啤 酒的类 型，麦芽的质量将直接 影响酿 造工艺和 成品啤 酒的质量。 第一章 啤酒工艺选择与论证 9 制麦的目的 在于使大 麦发芽，产生多 种水解酶 类。 以便 通过后续 糖化 ，使大 分子 淀粉 和蛋 白质 得以 分解 溶出。 而 绿麦 芽经 过烘 干将 产生 必要 的色，香，和风 味成分。 全制麦过程 大体可分 为原料 分级，浸 麦，发 芽，干燥 、除根 等过程。 现代啤酒生 产，工业 化程度 越来越高 ，啤酒工 厂一般 不自行生 产麦芽 ，而是从专门 的麦芽 生产工厂 购买所 需麦芽 ，以达 到降低 生产成本 的目的。 麦芽汁制备工艺 麦汁制造过 程包括 ：原料 的粉碎 ，原料 的糊化 ，糖化 ， 糖化醪 的过滤 ，混合麦汁加 酒花煮 沸，麦汁处理（ 澄清 ，冷却 ，通 氧）等一系列 物理学 ，化学，生物化 学的加 工过程。 麦汁制造的工 艺要求 ： 1. 原料中有效成 分得到最 大限度 的萃取； 2. 原料中无用和有 害的成分 溶解最 少 3. 制成麦汁的有 机或无机 组分的 数量和配 比应符 合淡色啤 酒的品种和类型的要 求 4. 保证上述三 点原则的 前提下 ，缩短 生产时 间，节 省工时 ，节能是本车间的要求。 麦芽与大米的粉碎 在啤 酒生 产中 ，不 单要 考虑 物料 粉碎 操 作的 经济 性， 更应 该考 虑啤酒酿 造的 特殊 要求：（ 1）麦 芽皮 壳若 粉碎 过细 ，会 增 加 皮壳 有害 物质 的溶解 ，影 响啤 酒风 味。 （ 2） 皮壳 和原 料物 质中 不容 性物 质粉 碎过 细， 会增加 过滤 阻力。 影 响过 滤操 作。 （ 3） 淀粉 等储 藏物 质的 粉碎 细度 ，不 但影响酶促反应 速率， 也影响到 反应深 度即影响 到麦汁 组成。 麦芽 粉碎 的方 法主 要 有： 干法 粉碎 ，湿 法 粉碎 ，回 潮干 法粉 碎 ，以及连续调湿粉 碎。 本设 计采 用麦 芽 湿法 粉碎 ， 湿 法 粉碎 全部 操作 有 ：浸 渍→ 磨碎 →匀浆→泵出。 在 小时内完成一 批投料 ，根据日 加工量 ，选择适 当的机器 台数。 粉 碎过 程应 尽量 缩短 麦芽 在机 器内 的停 留 时间 ，以 防止 受到污染。 湿 法 粉 碎麦 芽皮 壳充 分吸 水变 软， 粉碎 时皮 壳 不易 磨碎 胚乳 带水研磨均匀 ，糖 化速度快。 湿 法粉碎 可提高过 滤速度 20%25%或提高投料量 ，麦糟层厚度可 达 500600mm , 但不影响过 滤。 四川理工学院学士学位 设计 10 大米 采用 对 辊 碎机 进行 干法 粉 碎， 大米 的粉 碎度 越细 越 好， 以增加原料与水的接 触面积 ，有利于 大米的 糊化和糖 化。 糖化原理 糖化 是将 麦芽 和辅 料中 高分 子 物质 机器 分解 产物 （淀 粉 ，蛋 白质，植酸盐，半纤 维素等 机器分解 中间产 物，通过麦 芽中各 种水解酶 的作用 ，以及水和热 能的作 用，使之分解 并溶解 于水，此过程 称作“糖化 ”。 溶解于水的各种 干物质 称作“浸出 物” ，而 构成的 澄清液称 作“麦芽 汁”或“麦汁”。 麦汁 中浸出 物的含量 和原料 中干物质 的比称 “无水浸 出率”。 糖化 中的 工艺 控 制， 主要 通过 下列 环 节来 进行：（ 1） 麦芽 的质 量，辅料 的种 类及 其配 料比。 （ 2）麦 芽及 非发 芽谷 物的 粉碎 度。 （ 3）控 制麦芽中各种水 解酶的 作用条件 ，如（ 温度， PH，底物浓 度，作 用时间 ）。 （ 4）加热温度和时 间。 （ 5）需通过 外加酶 制剂、酸 、无机 盐进行调 节控制。 糖化方法及设备 糖化方法可分 为以下 几类： 1. 煮出糖化法： 煮出糖化 法麦芽 醪利用酶 的生化 作用和热 力的物 理作用，使有效 成分分 解和溶解 ，通过 部分 麦芽 醪的热 煮沸，并 醪，使 醪液逐步梯级升 温至糖 化完毕。 部分麦 芽被几次 煮沸即 几次煮出 法。 2. 浸出糖化法： 浸出糖化 法是指 麦芽醪利 用酶的 生化作用 ，用不 断加热或冷却调 节醪液 的温度， 使糖化 完成，麦 芽醪未 经煮沸。 3. 其他糖化法： 其他糖化 法都由 以上两种 方法演 变而来， 以上两 种方法用于最初 的纯麦 芽的糖化 ，当采 用不发芽 谷物作 为辅料， 进行糖 化时必须先进行 预辅料 的预处理 即糊化 和液化。 这就是 复式糖化 法。 由于浸出糖 化法要 求使用溶 解良好 的麦芽，成 本高，原 料利用率 低，且更适合酿造 上面发 酵啤酒， 本设计 不采用。 而煮出 法糖化法 可以补 救一些麦芽溶解 不良的 缺点，原 料利用 率高，糖 化时间 短，麦汁 成份好 ，适合酿造传统 下面发 酵啤酒。 故本设 计采用该 法。 煮出糖化法， 根据醪 液煮沸的 次数， 常用的有 一次、 二次和三 次煮出糖化法。 二次煮出糖化 法：此法 灵活性大，适于各 种质量的 麦芽和 类型的啤酒，其操作较 简单， 煮沸时间 短，能 耗较小， 设备利 用率高， 生产周 期短，成本低。 故本设 计才用此 方法进 行糖化。 麦芽醪的过滤 糖化过程结束 时，已 基本完成 了麦芽 和辅料中 高分子 物质的分 解、萃取。 因此， 必须在 短时间内 把麦汁 和麦醪分 离。 此 分离过程 称麦芽 醪的过滤。 麦芽醪的 过滤 过程包 括如下三 个过程 ： （ 1） 残留在糖化醪 中的耐热 性的α 淀粉酶， 将少量 的高分子 糊精进一步液化，使之全部转变成无色糊精或糖类，提高原料浸出物收得率。 （ 2） 从麦芽醪中分 离出“头 号麦汁 ”。 （ 3） 用热水洗 涤麦糟 ，洗出 麦糟中 的可溶性 浸出物 ，得 到“二 滤、第一章 啤酒工艺选择与论证 11 三滤”麦汁。 麦芽醪 的过滤工 艺基本 要求：迅 速和较 彻底地分 解可溶 性浸出物，尽可 能减少 有害于啤 酒风味 的麦壳多 酚、色 素、苦味 物，以 及麦芽中高分子 蛋白质 、脂肪、 脂肪酸 、β 葡聚 糖等物 质被萃取 ，尽可 能获得澄清透明 的麦汁。 过滤方法的 选择 1. 过滤槽 法 过滤槽是最古 老的方 法，也是 至今采 用最普遍 的方法 ，它是以 过滤筛板和麦糟 构成过 滤介质 ，用醪 的液柱 高度 产生静压力为 推动力实现过滤。 2. 压滤机法 板框式压滤机 是由容 纳糖化醪 的框和 分离麦汁 的滤布 及收集麦 汁的滤板各若干组 组成过 滤原件， 再配以 顶板、支 架、压 紧螺杆或 液压系 统组成。 通过比较可 知过滤 槽法 对麦 芽粉碎 度要求严 格，过 滤、洗 涤时间 长，并且过滤速度 慢， 因 此在本设 计中选 用板框式 压滤机。 麦汁的煮沸和酒花的添加 1. 麦汁煮沸的设 备 分批式麦汁 煮沸 ，在一 个有加热 装置的 特殊容器 中进行 ，称煮 沸锅。 麦汁煮 沸锅 具有 多种 形式 ，本 设计 选用 的是 列管 式内 加热 器圆 形麦汁 煮沸锅。 采用 列管 加热 ，管 内麦 汁受 热上 升， 在加 热管 上部 喷出 ，底部 麦汁不断进入 加热管 ，麦汁 形成对 流，省 去动力和 搅拌系 统。 其 优点有 ：（ 1）设备投资少 ，无 需维护 ，没有 磨损 ，耗电 量低；（ 2）热辐射 损失小 ；（ 3）煮沸温 度和 蒸发 速率 可以 调整；（ 4）设 备简 单， 不需 外加 加热 器和搅 拌器。 2. 麦汁煮沸方法 传统 煮沸 锅均 采用 常压 煮沸 ， 近代 较多 采用 密闭 煮沸 、 加压 煮沸，特别 是低 压煮 沸更 受到 普遍 欢迎。 常 压煮 沸： 工艺 成 熟， 操作 方便 ，维修费用低。 酒 花浸出 率高，所 得麦汁 质量好。 故 本设 计采用该 方法。 3. 酒花的添加 酒花 添加 量应 依据 酒花 质量 （含 α 酸 的量），消 费者 习 惯， 啤酒品种，浓度等不 同而不同。 浅 色啤酒 苦味物值 为 1540（ Bu）之间，一般在此范 围内 选取 一 个固 定值 ， 生产 时允 许在 固 定值 上波 动177。 5 Bu。 对 设计而言，为 便于物 料衡算 ，酒花 添加量 定为每 100mL 热麦汁添加 %酒花。 但实 际生 产时 由于 酒花 品质 ，添 加时 间和 方法 ，发 酵 条件 ，酵 母品 种等条件 的不 同或 变动 ，酒 花中 有效 物质 损失 变化 很大 ， 应根 据以 上情 况，在衡算基础上 做一定 的调整。 酒花的添加方 法，还是以 传统分 3～ 4 次添加 法为主。 酒花添加 分三次完成，操作 如下： 四川理工学院学士学位 设计 12 第一次：煮沸 5～ 15 分钟后，添加 总量的 5%～ 10%，主要作 用是消除煮沸物得泡 沫。 第 二次：煮沸 30～ 40 分钟后，添加 总量的 55%～ 60%，主要是萃取α 酸 ，并促进 异构。 第三次： 煮沸 后 80～ 85 分钟，添加 总量的 30%～ 40%， 主要是萃 取酒花 油，提高 酒花香 味。 麦汁的处理 从煮沸锅放 出的定 型热麦汁 ，进 入发酵 以前还需 要进行 一系列处 理：酒花 糟分 离， 热凝 固物 分离 ，冷 凝固 物分 离， 冷却 ， 充氧 等才 能成 为发酵麦 汁。 近代 的啤 酒生 产大 大缩 短了 发酵 和贮 酒周 期 ，发 酵容 器也 增大到数百至上千 立 方米 ，因此， 对麦汁 处理要求 是： 1. 对能引起啤 酒非生物 浑浊的 冷，热凝固 物尽可能 给予足 够的分离 2. 麦汁处于高 温时尽可 能减少 空气接触 ，防止 氧化。 麦 汁冷却 后，在发酵前，根 据进罐 时间，必 须补充 适量空气 ，供酵 母前期呼 吸。 3. 麦汁处理各工 序中，严 格杜绝 有害微生 物的污 染。 麦汁 处理 应适 用设 备的 要求 不 同， 流程 很多 ，经 比较 采 用以 下流程对麦汁进行处 理： 煮沸 锅 → 热麦 汁 →泵 → 回 旋沉 淀 槽 →薄 板 冷却 系 统 →通 风 →发 酵 ↓ ↑ （酒花糟 +热凝固物 ） （无菌空气） 1. 酒花分离 使用 酒花 球果 ， 并加 入到 煮沸 锅 的工 艺， 在煮 沸 结束 后应 尽快 分离出酒花糟，我 国广泛 使用带筛 孔的酒 花分离器。 2. 热凝固物的分 离 糖化 醪过 滤后 得到 的 麦汁 中含 有水 溶性 的清 蛋 白和 部分 盐溶 性球 蛋白以及水溶 性高肽 等，这些物质 在煮沸 时变性和 多酚结 合形成热 凝固物。 湿热凝固物 （含挥 发物 80%85%），占麦 汁量的 %%，每立方米麦汁约得 绝干热 凝固物。 近代 80%90%的工厂 均采用回 旋沉淀槽法，利用 旋 转麦 汁离心力 分离。 3. 冷凝固物分离 冷凝固物是 分离热 凝固物后 澄清的 麦汁，在 冷却到 50℃以 下，随着冷却进行， 麦汁重 新析出的 浑浊物 质，并 在 25℃左右析出 最多。 若 把此麦汁重新加热 到 60℃以 上，。