年产3万吨8度全麦芽啤酒糖化工艺及车间布置设计

年产3万吨8度全麦芽啤酒糖化工艺及车间布置设计内容摘要：

要采用浅层或深层地下水为生 产水源，本设计采用浅层地下水作为生产水源。 糖化生产工艺的选择和论证 麦芽的粉碎 麦芽粉碎的目的 四川理工学院 毕业设计 9 麦芽在进行糖化前必须进行粉碎，麦芽增湿（湿式）软化了麦芽粒，使麦皮易于从麦粒上脱落而不被破碎，完整的麦皮提高了过滤速度，对口味的影响也比碎麦皮的小，粉碎后的麦芽，增加了比面积，可溶性物质容易浸出，也有利于酶的作用，使麦芽中的不溶性物质进一步分解。 粉碎的目的是破开表皮，暴漏麦芽的胚乳并粉碎成更多、更小的可溶性物质，以便生产更多的麦汁；保持麦皮的完整性，尽量使麦皮破 而不碎。 麦芽的粉碎方法 麦芽的粉碎方法随着时间的推移先后出现了干法粉碎、浸湿粉碎、回潮干法粉碎、连续湿法粉碎四种。 干法粉碎可以控制麦芽的粉碎度，此法可以节省浸泡环节，简化工艺流程，为许多小型啤酒厂采用。 缺点是粉尘污染大，高噪音。 这些缺点使大多数新建啤酒厂开始采用连续浸湿粉碎法。 影响粉碎度控制的主要因素 （ 1） 麦芽的质量 溶解良好的麦芽，胚乳组织疏松，胚乳组织已经得到良好和恰当的分解，并且含水解酶，糖化方便，麦芽粉碎可以粗些。 溶解不良的麦芽，胚乳较硬，糖化比较困难麦芽粉碎应适当细些。 出炉的麦芽或贮存吸水不足 (＜ 4%)的麦芽，太脆，易于粉碎。 水分超过 10%的麦芽，粉碎时易压成片状，达不到适宜的粉碎度。 （ 2） 糖化方法 采用快速糖化方法或浸出糖化方法，麦芽粉碎度可以大些；长时间糖化或采用煮出糖化法，麦芽粉碎度可以小一些。 （ 3） 过滤方法 采用过滤槽法，其主要过滤动力为液体静压，过滤介质为麦芽皮壳等不溶物，对麦芽粉碎要求严格；采用压滤机过滤，过滤推动了为泵送压力，过滤介质为滤布及麦芽皮壳，麦芽粉碎细。 本设计对麦芽粉碎方法的选择 四川理工学院 毕业设计 10 本设计选用连续浸湿粉碎，理由是： （ 1） 湿粉碎可以使谷皮破而不碎， 滤层比较疏松，采用过滤槽可以缩短麦汁过滤时间 20%； （ 2） 糖化浸出率比干粉碎提高了 %； （ 3） 对不易溶解的麦芽可以提高其浸出物的收得率； （ 4） 允许较高的投料量，糟层可以达到 60cm 而不会对过滤时间和收得率造成影响； （ 5）如浸渍水弃置不用，酒的风味柔和，这是干法粉碎所没有的； （ 6）连续浸湿粉碎不仅能使糖化收得率提高，还有改善麦汁组成，尤其是多酚、碘反应和最终发酵度的改善。 本设计连续浸湿粉碎的主要步骤 浸渍→粉碎→匀浆→泵出→冲洗 （ 1） 浸渍 用温水浸渍麦芽，使麦芽水分达到 20%— 25%，使麦壳增湿，变得富 有弹性。 关键控制点或控制参数为浸渍温度，浸渍时麦芽的温度应当控制在 40℃，过高的温度会破坏敏感的酶活力，特别是β 葡聚糖酶之类。 通过浸渍，可以使麦汁过滤时间缩短 10%—15%，并能提高麦芽浸出率。 （ 2） 粉碎 对麦芽进行破碎，以及尽可能的保留麦皮的完整性。 破碎可以增加比表面积，有利于麦芽中所含生物酶的作用，加快糖化过程的物质溶解，缩短糖化时间，提高收得率，使糖化过程的自动操作处于最佳状态。 关键控制点为辊间距。 粉碎过细会增加麦皮重有害物质的溶出，影响啤酒质量，增加麦汁过滤难度。 粉碎过粗会影响麦芽中有效成分的利用，降 低了麦汁浸出率。 对于湿粉碎而言，麦芽的粉碎过程同时也是部分糖化醪中蛋白质的休止过程。 （ 3） 匀浆 将一定量的酿造水和麦芽粉碎物混合均匀，达到蛋白质休止的温度，同时可以防止麦芽粉碎物结团。 匀浆搅拌的高度必须适中，匀浆搅拌的高度与形式直接影响匀浆效果。 四川理工学院 毕业设计 11 （ 4） 泵出 即将匀浆室里混合均匀的糖化醪转入糖化锅的过程，也是很多生产厂家在转醪管道上流加乳酸等有机酸从而调整糖化醪 PH 的过程。 （ 5） 冲洗 粉碎完毕，对整个粉碎设备进行冲洗，可防止微生物滋生。 在麦芽粉碎完毕，留一定量的酿造用水对粉碎机进行冲洗，保持粉碎机的干净。 糖化方法 糖化的目的 糖化过程是一项非常复杂的生化反应过程，也是啤酒生产中的重要环节。 糖化的目的就是要将原料中的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，使很多的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收得率。 糖化时的主要物质变化 （ 1） 蛋白质的水解 麦芽的蛋白质水解情况对麦汁组分具有决定性意义，从而麦芽的糖化过程可以起到调整麦汁组分的作用。 （ 2） 淀粉的糖化 指麦芽中的淀粉受到麦芽中淀粉酶的分解，形成低聚糊精和以麦芽糖为主的可发酵性糖的过程。 （ 3） 糖化过 程的其他变化 ①β 葡聚糖的分解：糖化过程中需促进β 葡聚糖的分解。 ②麦芽谷皮成分溶解。 ③麦芽谷皮中含有谷皮酸，多酚类物质，他们的溶解会使麦汁色泽加深，并使啤酒具有不愉快的苦味，降低啤酒的非生物稳定性。 糖化方法的种类 四川理工学院 毕业设计 12 糖化法可以分为：煮出糖化法，三次浸出糖化法，二次浸出糖化法，一次浸出糖化法，升温浸出糖化法，降温浸出糖化法，复试一次煮出糖化法，谷皮分离糖化法，复试煮浸糖化法，外加酶制剂糖化法，其他特殊糖化法。 目前主要的糖化方法有： （ 1） 煮出糖化法 传统下面发酵啤酒无论是浅色还是深色啤酒， 均采用煮出糖化法。 煮出糖化法分为一次、二次、三次煮出糖化法。 可分别适用于不同质量的麦芽。 （ 2） 浸出糖化法 ①升温浸出糖化法：要求麦芽发芽率高，溶解充分。 ②降温浸出糖化法一般很少采用。 （ 3） 复试糖化法 “复试”包含了辅料的酶处理和煮沸处理。 ①复试一次煮出糖化法：适合于各类原料酿造浅色麦汁； ②复试浸出糖化法：常用于酿制淡爽型啤酒； ③麦芽皮壳分离、分级糖化法：此法应采用回潮五辊、六辊并带有分级筛的特殊粉碎机。 （ 4）外加酶制剂糖化法：应用α 淀粉酶促进糊化，国产耐高温α 淀粉酶已有生产，一般添加量为 —。 外加酶制剂糖化的意义：为实现高比例辅料酿造啤酒开辟了途径。 本设计选用的糖化方法 本设计选用一次浸出糖化法，理由是： （ 1） 全麦芽啤酒的糖化不需要进行辅料的糊化和辅料的煮沸两个过程，不需要外加酶制剂； （ 2） 设计选用连续浸湿粉碎法，麦芽的粉碎度较高，不需要多次煮沸； （ 3） 设计选用优质二棱麦芽，溶解较好； （ 4） 节省了工艺步骤。 综上所述，本设计选用一次浸出糖化法。 一次浸出糖化法的工艺参数如下： 四川理工学院 毕业设计 13 糖化锅料水比为 1:，加入 39℃的水使其混合后温度变成 37℃，保持这个温度30 分钟，然后升 高温度到 51℃，保持 75 分钟，进行蛋白质休止。 将经糖化锅自带加热器换热后的 88℃的麦醪加入糖化锅中，在 63℃下保温 30 分钟，升温至 70℃，用碘液检查，直至变色为止，表示糖化已经完成。 升温到 78℃，保温 5 分钟，用泵将醪液加入过滤槽。 麦汁的过滤 麦汁过滤的目的 啤酒生产过程中，麦汁过滤时制备麦汁的一个重要工序。 所谓麦汁过滤，就是把糖化醪中的水溶性物质与非水溶性物质进行分离的过程。 在这个过程中，要在不影响麦汁质量的前提下，尽最大可能获得浸出物，尽量缩短麦汁过滤时间。 麦汁过滤方法和国内现状 麦汁的过滤方法大致分为三种：过滤槽法，快速渗出槽法和压滤机法，压滤机法又分为：传统压滤机法，袋式压滤机法、膜式压滤机和厢式压滤机法。 （ 1） 过滤槽法：过滤槽过滤麦汁是当今世界上最普遍的一种方法，我国目前绝大多数啤酒厂都在使用这种方法。 传统过滤槽设备自动化程序低、过滤速度慢，每天约 5— 6次。 醪液从顶部进入，麦汁质量不稳定，出槽速度慢，有的仍需工人冒着高温进入过滤槽进行清扫，久而久之将筛板踩得高低不平。 而如今的过滤槽技术得到巨大发展，有自动化程度高，过滤速度快，操作简单，劳动强度低，设备精简，占地面积少，投资少，维护 费用低等优点。 （ 2） 快速渗出槽法：由此法过滤出的麦汁浑浊度很难控制，因此在国内很少采用。 （ 3） 传统压滤机发：使用高压挤出造成麦汁浑浊，洗槽水不均匀，滤布难以清洗，维修费用高，操作繁琐，劳动强度大。 因而被淘汰，几乎没有厂家使用。 （ 4） 袋式压滤机法：由于其结构复杂在国内也很少采用。 （ 5） 模式压滤机法和厢式压滤机法：是 90 年代兴起的采用聚丙烯滤板、低压过滤的新型麦汁压滤机，具有高效率、高收得率和全自动化的特点。 我国不少企业，如北京双合盛、重庆啤酒集团、哈尔滨啤酒厂等厂家引进了此类压滤机，大大提高了我国麦汁过滤装备水平。 此法的缺点 是设备价格昂贵，一台模式压滤机曾高达 1200 万元，一四川理工学院 毕业设计 14 台厢式压滤机 600 万元人民币。 本设计对麦汁过滤方法的选择 综上所述，过滤槽法和膜式、厢式压滤机法各有优缺点，但本着节约设备成本从而提高利润的理念，本设计选用过滤槽法。 方法虽然古老，但今天槽的结构非常多变，合理的选用能提高过滤速度。 如今的过滤槽技术得到巨大发展，有自动化程度高，过滤速度快，操作简单，劳动强度低，设备精简，占地面积少，投资少，维护费用低等优点。 本设计选用优质二棱大麦，采用连续浸湿粉碎方法粉碎，能够满足过滤槽法对麦芽粉碎度要求严格 的要求。 麦汁的煮沸与酒花添加 麦汁煮沸的目的： （ 1）蒸发水分、浓缩麦汁，蒸发混合麦汁中多余的水分，使麦汁浓缩到要求的浓度。 （ 2）灭菌和杀菌。 过滤后的麦汁中含有少量细菌和酶类，为保证酿造过程中麦汁组分的一致，需要通过加热使酶钝化，同时加热可杀灭细菌，保证啤酒的安全性。 （ 3）蛋白质变性和凝絮。 煮沸时利用蛋白质热变性与单宁结合反应使麦汁中的高分子蛋白质变性并絮凝以便除去，可以提高啤酒的非生物稳定性。 （ 4）浸出酒花中的物质。 赋予啤酒独特的苦味和香味，同时提高啤酒的非生物和生物稳定性。 麦汁煮沸的方法和设备 （ 1） 内加热式煮沸 如今许多现代化的煮沸锅均采用内加热器。 它的特点是：麦汁穿过垂直安装在煮沸锅内的列管式加热器中的列管而被加热向上沸腾。 蒸汽被冷凝。 在加热器的上方安装有伞形分布罩，借此使上升的麦汁反射向四周，同时可避免泡沫的形成。 麦汁在煮沸锅中循环良好。 内加热式煮沸的优点是： ①投资少，无需维护，没有磨损； 四川理工学院 毕业设计 15 ②无需更多的电耗； ③没有热辐射损失； ④煮沸温度和蒸发率可调整； ⑤在麦汁煮沸时不产生泡沫，也没有带入空气； ⑥可使用低压饱和蒸汽（ ）； ⑦内加热器管束中的流速 低； ⑧煮沸锅既不要外加热器，也不要搅拌器。 内加热式煮沸的缺点： ①内加热器的清洗较困难； ②当蒸汽温度过高时，会出现麦汁局部过热，因为在管束中麦汁流速较小； ③麦汁局部过热会导致麦汁色泽加深、口味变差。 （ 2） 外加热式煮沸 此煮沸锅的特点是外加热器独立安装在锅体外，从煮沸锅底部流出的麦汁借助于泵，通过外加热器进行每小时 7~12 次的循环加热。 麦汁被转到外加热器中加热，麦汁从外加热器的下部进入，加热煮沸后，由上部排出并进入麦汁煮沸锅。 在外加热器里很容易产生过压，因此，在外加热器里麦汁煮沸温度可达 108~112℃。 在煮沸锅麦汁入口处，由于压力降低的缘故，带来强烈的水分蒸发，因此可缩短麦汁煮沸时间，而不影响煮沸效果。 外加热式煮沸的优点是： ①煮沸时间可缩短 20%~30%，可节约能源。 因为麦汁在外加热器内过压煮沸，所以有酒花苦味物质收得率高，可凝固性氮析出彻底； ②循环次数可调节； ③只需压力很低的饱和蒸汽（ ）； ④煮沸强度和煮沸温度可调节； ⑤借助卸压效应，可使更多的对香味不利的挥发性物质被蒸发掉。 外加热式的缺点是： ①由于需要泵循环，因而耗电量增加； ②外加热器产生的大量辐射热损失； ③增加额外投资费用； 四川理工学院 毕业设计 16 ④外加热器中高速产生很大的剪切力。 （ 3）低压麦汁煮沸 目前较多采用内加热煮沸锅进行低压麦汁煮沸工艺。