年产7万吨10176p啤酒厂发酵车间工艺设计毕业设计

年产7万吨10176p啤酒厂发酵车间工艺设计毕业设计内容摘要：

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。 第一章 啤酒工艺选择与论证 11 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、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） 12 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： 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） 第一章 啤酒工艺选择与论证 13 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，麦汁又恢复澄清透明，因此，这是可逆的。 麦汁的充氧 1. 热麦汁的氧化 麦汁在 高温 之下接 触氧 ，此 时氧 很少以 溶解 形式 存在， 而是 和麦汁中糖类 、蛋白 质、酒 花树 脂、多 酚等发 生氧 化反应。 麦 汁在高 温下应 该接触空 气和应 该严格 禁止 接触 空 气，两 种对 立观点 在啤 酒节共 存。 目 前我国认为从麦芽粉加水投料至冷却前，隔氧操作是关键措施。 2. 冷却麦汁的充氧 麦汁冷 却至 发酵接 种温 度以 后， 即使与 氧接 触， 氧化反 应较 微弱，氧在麦 汁中呈 溶解状 态， 是酵母 前期繁 殖必 须的。 麦汁 浓度增 加减少 饱和溶氧量。 充氧操作为：麦汁温度降至 6℃以下，空气通风， 10176。 P 麦汁饱和溶氧量为。 3. 冷麦汁通风方法 若采用纯氧，溶氧将达到 40ml/L 以上。 一般 只有快速发酵法生产啤酒时采 用纯氧 ，普通 啤酒 发酵采 用压缩 空气 通风， 即将 无菌， 无油的 压缩空气 在麦汁 冷却的 输送 线路中 ，通 过 文丘 里管或 不锈 钢舌片 混合器 ，肽管混合器，在线上充氧。 此外麦汁应采 取分批进罐，冷麦汁通风时间 ，宜早不宜晚，最后 12 批进罐麦汁不再通风。 啤酒发酵 啤酒酵母 1. 啤酒酵母的分类 能使含糖液体自然发酵，生成二氧化碳和酒精，液面上形成“膜”，器底形成“沉淀”的生物，统称为“酵母”。 广义上说，凡是单细胞、世 14 代时间较长的低等真核生物，统称为“酵母”。 酵母的分类 ： ：发酵度高，沉淀慢而不凝集 酵母：发酵度低，凝集性强，沉淀快 尔斯贝酵母： 卡尔倍一号， 发酵度高，沉淀慢；卡 尔号二号，发酵度低，沉淀快。 2. 啤酒酵母的絮凝 啤酒酵 母的 絮凝特 性是 重要 的生 产特性 ，它 会影 响酵母 的回 收再利用于发 酵的可 能，影 响发 酵速率 和发酵 度， 影响啤 酒过 滤方法 的啤酒 风味。 酵 母细胞 不同的 絮凝 能力受 到其自 身的 基因和 外界 作用影 响，金 属离子对凝聚作用的影响极大，凝聚作用的强度还依赖于 基质的离子浓度 ，尤其是钙离子含量达到 30mg/l 以上时的 促凝作用相当显著，其他二价 离子也能促凝，但是单价离子会因“反离子效应”对其产生抑制作用。 3. 啤酒酵母的扩大培养 啤酒酵 母纯 正与否 ，对 啤酒 发酵 和啤酒 质量 的影 响很大。 啤 酒 工厂生产使 用的酵 母由保 存的 纯种酵 母，经 过扩 大培养 ，达 到一定 数量后 ，供生产 现场使 用。 每 个啤 酒厂都 应保存 适合 本厂使 用的 纯种酵 母，以 保证生产的啤酒具有稳定的风格和特性。 啤酒酵母扩大培养的顺序如下： 斜面试 管（原 菌种 ）→富 氏瓶 或试管 培养 →巴氏 瓶或 三角瓶 培养→卡氏罐培养→汉生罐培养→酵母扩大培养罐→酵母繁殖罐→发酵罐。 以上从斜 面试管 到卡氏 罐培养 为实验 室扩大 培养 阶段； 汉生罐 以后为生产现场扩大培养阶段。 4. 接种量 表 21 不同麦汁浓度的酵母添加量 麦汁浓度 酵母泥添加量 7～ 9 ～ 10～ 12 ～ 13～ 15 ～ 16～ 20 ～ 啤酒发酵方法的选择 啤酒发酵方法主要有以下几种方式：传统发酵，锥形罐发酵；连续发酵法，分批式发酵法；上面发酵法，下面发酵法；一罐发酵法，两罐法发酵；本设计选用的是两罐式发酵法。 以下就这几种发酵方法进行分第一章 啤酒工艺选择与论证 15 析和比较来进行取舍。 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 ，可采 16 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。