1、 四川理工学院毕业设计年产 40 万吨啤酒厂发酵车间工艺设计学 生：学 号：专 业：生物工程班 级：2009 级 3 班指导教师：黄治国四川理工学院生物工程学院二 O 一三年六月四川理工学院毕业设计四 川 理 工 学 院毕业设计（论文）任务书设计（论文）题目： 年产 40 万吨啤酒厂发酵车间工艺设计 系： 生物工程 专业： 生物工程 班级：09 级 3 班 学号： 09041010327 学生： 牟天秀 指导教师： 黄治国 接受任务时间 2013 年 3 月 17 日 教研室主任 （签名）二级学院院长 （签名）1毕业设计（论文）的主要内容及基本要求全厂工艺流程及工艺参数选择论证发酵车间物料及热
2、量衡算绘制全厂工艺流程图一份绘制发酵车间带控制点工艺流程图绘制发酵车间平面图、立面图各一份撰写设计说明书一份2指定查阅的主要参考文献及说明1顾国贤.酿造酒工艺学（第二版）M. 中国轻工业出版社， 19962管敦议.啤酒工业手册（第一版）M 中国轻工业出版社 .19853化工设备设计手册（第一版）M. 编写组.材料也零部件 .上海人民出版社，19734梁世中.生物工程设备（第一版）M. 中国轻工业出版社 .20065吴思方.发酵工厂工艺设计概论（第一版）M. 中国轻工业出版社 .20063进度安排设计（论文）各阶段名称 起 止 日 期1 毕业设计下达任务，搜集有关材料，数据2013.3.17-2
3、013.4.82 进行设备选型、设计方案的初步确定 2013.4.8-2013.4.253 工艺论证、物料衡算、基础数据进行统一2013.4.25-2013.5.104 车间设备选型 2013.5.10-2013.5.275 绘图和设计说明书的撰写 2013.5.27-2013.6.10注：本表在学生接受任务时下达 四川理工学院毕业设计四川理工学院毕业设计开题报告设 计 名 称 年产 40 万吨啤酒厂发酵车间工艺设计设 计 类 型 D 指导教师 曹新志学生姓名牟天秀 学号 09041010327系、专业、班级生物工程学院生物工程专业 2009 级 3 班一、选题依据：（简述研究现状或生产需求情
4、况，说明该设计（论文）目的意义。 ）啤酒发展现状及分析：随着中国经济的快速发展，人们生活水平的提高，啤酒作为含酒精量最低的饮料酒,由于其营养丰富且价廉物美已受到越来越多消费者的喜爱，已经逐步成为人们大众最喜爱的饮料之一。从 1903 年啤酒进入中国市场到今天，我国啤酒产量逐年增加，已成为世界啤酒产量最大的国家，由此可见啤酒在我国的发展速度之迅猛。然而，我国啤酒产量却仅以每年 10%的速度增加，这说明啤酒在我国还无法完全满足人们日益增长的物质文化需求，中国啤酒市场拥有非常广阔的前景，为生产提供了可行性保证。设计（论文）的目的意义：1.了解现在啤酒生产所用的工艺，掌握一定的工厂设计的专业技能，巩固
5、专业知识的。2.掌握完成一项给定任务的方法、步骤和全过程，充分发挥个人的主动性和创造性以完成毕业环节的学习任务。二、设计（论文研究）思路及工作方法1.查看啤酒相关书籍，了解啤酒现阶段的生产技术，获取相关工艺参数，对啤酒厂的设计进行工艺设计论证及工艺参数的选择。2.根据要求进行理论工艺横算，包括发酵车间物料，热量，冷耗量，空气消耗量，耗水量等进行横算。3.根据衡算结果对发酵车间设备及其附属设备选型以及发酵罐进行结构及强度设计。4.根据工艺计算绘制发酵车间设备平面布置图，发酵车间带控制点流程图和全场工艺流程方块图。三、设计（论文研究）任务完成的阶段内容及时间安排。2013-3-20 至 2013-
6、4-9 进行全厂工艺流程及工艺参数的选择论证2013-4-10 至 2013-4-25 发酵车间物料及热量衡算2013-4-26 至 2013-5-5 发酵罐设计计算与其选型2013-5-6 至 2013-5-20 绘图2013-5-21 至 2013-6-03 撰写设计说明书指导教师意见 指导教师签字： 年 月 日难度 分量 综合训练程度教研室毕业设计（论文）工作组审核意见 教研室主任： 年 月 日设计（论文）类型：A理论研究；B应用研究；C 软件设计； D-其它摘要摘 要本设计为年产 40 万吨 8P 啤酒厂发酵车间工艺设计，其生产原料为大麦麦芽和大米，生产旺季占全年产量的 80%，全年生
7、产天数为 300 天，设计的主体为发酵车间，主体设备为发酵罐。本设计对啤酒生产线工艺设计中的关键部分原料的糊化、糖化、麦汁过滤、煮沸、发酵、啤酒过滤进行了工艺论述和选择。设计内容主要包括物料衡算，热量衡算，冷耗衡算，水衡算和设备选型的计算及重点设备选型及计算。本设计的图纸主要包括全厂总工艺流程图、发酵车间设备布置图的平立面图及重点设备的装配图( 发酵罐 )。关键词：啤酒,发酵,发酵罐,工艺计算四川理工学院毕业设计ABSTRACTThe design is the annual output of 40 million tons of 8 P brewery fermentation proce
8、ss design, the production of raw materials for barley malt and rice, production peak season account for 80% of the total production,a year of production days for 300 days, the design of main workshop for fermentation workshop, the main equipment for fermentor. The design thesis is a key part of the
9、process design of the beer production line - raw materials, pasting, glycosylated, wort filtration, boiling, fermentation, beer filtration. Its elements include the material balance, heat balance, cold-consumption balance, water balance and equipment selection, calculation and focus on equipment sel
10、ection and calculation. The design drawings, including floor planning and elevations of the fermentation workshop and focus device assembly drawing (fermentor). KEY WORDS: beer,fermentation,fermentor,process calculation四川理工学院毕业设计I目 录摘 要 前 言 .1第一章 啤酒工艺选择与论证31.1 啤酒原料 .41.1.1 大麦 .41.1.2 啤酒糖化的其他原料 .71.1
11、.3 啤酒花和酒花制品 .71.2 麦芽汁制备工艺 101.2.1 麦芽与大米的粉碎 111.2.2 糖化原理 121.2.3 糖化方法及设备 141.2.4 麦芽醪的过滤 151.2.6 麦汁的处理 181.2.7 麦汁的充氧 201.2.8 浸出得率和原料利用率.201.2.9 最终麦汁质量.211.3 啤酒发酵211.3.1 啤酒酵母 211.3.2 啤酒发酵机理.221.3.3 啤酒发酵方法的选择 221.3.4 啤酒发酵工艺 241.3.5 酵母的添加与回收 271.3.6 发酵设备的降温控制 28第二章 工艺计算 312.1 物料衡算 .312.1.1 物料衡算的意义 312.1.
12、2 物料衡算基础数据 312.1.3 100原料生产 8P 啤酒的物料衡算 312.1.4 生产 100L 8P 啤酒的物料衡算 322.1.5 年产 40 万吨 8P 啤酒糖化车间物料衡算 342.2 耗热量的计算372.2.3 第二次煮沸前混合醪液升温至 70的耗热量 3Q.392.2.4 第二次煮沸混合醪液耗热量 4.40四川理工学院毕业设计II2.2.5 洗糟水耗热量 5Q.412.2.6 麦汁煮沸过程中耗热量 6.412.2.7 一次糖化总耗热量 总 .422.2.8 一次糖化蒸汽耗用量 D.422.2.9 糖化小时最大蒸汽耗用量 全422.2.10 蒸汽单耗 .422.3 工艺耗水
13、量计算432.3.1 糖化用水 432.3.2 洗糟用水量 432.3.3 糖化室洗刷用水 432.3.4 麦汁冷却器冷却用水 432.3.5 澄清槽洗刷用水 442.3.6 麦芽汁冷却器清洗用水 442.3.7 CIP 装置洗涤用水.442.3.8 CIP 系统配洗液用水.442.3.9 过滤冷却器洗刷用水 442.3.10 硅藻土过滤机洗刷用水 .442.3.11 清酒罐洗刷用水 .442.3.12 洗瓶机用水 .442.3.13 瓶装机洗刷用水 .452.3.14 杀菌机用水 .452.3.15 包装车间地面洗刷用水452.3.16 发酵罐洗刷用水 .452.3.17 其他用水 .452
14、.4 工艺耗冷量的计算452.4.1 发酵车间工艺流程 452.4.2 工艺技术指标及基础数据 452.4.3 工艺耗冷量的计算 462.4.4 发酵车间工艺耗冷量 tQ492.4.5 非工艺耗冷量 492.4.6 非 工 艺 总 耗 冷 量 .502.4.7 总耗冷量 50第三章 发酵车间设备设计与选型 523.1 发酵罐的设计与选型523.1.1 发酵罐体积的确定 52四川理工学院毕业设计III3.1.2 发酵罐个数的确定 523.1.3 发酵罐材料的选择 533.2 发酵车间其他附属设备选型583.2.1 清酒罐 583.2.2 扩大培养罐选型 593.2.3.麦汁杀菌罐 603.2.4
15、 过滤设备.61第四章 车间布置 624.1 厂房的整体布置和轮廓设计 624.1.1 厂房的整体布置 624.1.2 厂房的立体布置.624.1.3 厂房的平面布置.624.1.4 厂房建筑结构.624.2 发酵车间设备布置 634.2.1 发酵设备.634.2.2 泵 634.3.3 过滤机 634.4.4 清酒罐 634.4.5 其他罐.644.4.6 门、楼梯 64参考文献 .65致 谢 66前言1前 言酒是人类最古老的酒精饮料，是水和茶之后世界上消耗量排名第三的饮料。啤酒是根据英语 Beer 译成中文 “啤”，称其为“啤酒” ，沿用至今。啤酒是以麦芽（包括特种麦芽）为主要原料，以大米
16、或其它谷物为辅助原料，经麦芽汁的制备，加酒花煮沸，并经酵母发酵配制而成的，是一种含有二氧化碳、起泡的、低酒精度的饮料酒。由于其具有独特的苦味和香味，营养成分丰富，含有各种人体所需的氨基酸及多量维生素、泛酸以及矿物质，当前市场需量越来越大，人们的要求也不断地提高。啤酒是以大麦经发芽制成的大麦芽为主要原料，以大米或其它谷物为辅助原料，以本地主产淀粉物为主，经麦芽汁的制备、糖化、添加酒花、煮沸、过虑、啤酒酵母发酵等过程，酿造而成含二氧化碳，低酒精浓度的酿造酒。19 世纪末，啤酒输入中国。1900 年俄国人在哈尔滨市首先建立了乌卢布列希夫斯基啤酒厂；但一直到 1935 这期间生产技术掌握在外国人手中，
17、生产原料麦芽和酒花都依靠进口。1949 年以前，全国啤酒厂不到十家，总产量不足万吨。1949 年后，中国啤酒工业发展较快，并逐步摆脱了原料依赖进口的落后状态。1979 年产量达到510ML，1986 年产量达到 4000ML。中国的啤酒于 1954 年开始进入国际市场，当时出口仅 0.3ML，到 1980 年已猛增到 26ML。 据研究显示，啤酒里所含的各种组成成份不但有非常高的营养价值，而且还具有良好的医药疗效，具体表现在以下两个方面：一方面，啤酒中酒精含量较低（10 度黄啤酒含酒精 3左右） ，不仅对胃和肝脏没有损害，还可以平缓地促进人体血液循环。另一方面，啤酒中含有烟酸，在维生素 B1
18、和 B6 维持心脏正常活动的同时，烟酸能扩张血管，加速新陈代谢，因此啤酒对心血管系统有益。自 20 世纪 90 年代，中国啤酒行业进入了快速发展的阶段，行业发展至今，中国的啤酒产量和人均消费量均有大幅度提升。2003-2007 年 5 年间，中国啤酒经济指标取得了一定增长，啤酒产量增加 1426 万千升，增长 56.9%。中国啤酒消费仍有很大的提升空间。从世界范围看，发达国家啤酒的人均消费量增长缓慢，而在经济增长较快地区，如东欧和中国的啤酒需求量和产量增长速度远远高于世界平均增长速度，增速比发达国家高 3%。中国啤酒消费存在着地域分布的不均衡性。中国啤酒行业的发展路径与世界啤酒的发展路径基本一
19、致，也就是从发达地区向不发达地区过渡。目前我国经济快速发展，成绩令世界瞩目，啤酒随着经济发展，人民生活水平的提高，逐步从城市走向农村，成为人民大众最喜爱的饮料之一。啤酒生产年增长率在四川理工学院毕业设计2810左右。我国的发展规划为：2000 年达到年产 2100 万吨，人均年占有量为15L，预计到 2010 年产量达 30003500 万吨，人均占有量达到世界平均水平。此外我国农业处于世界先列，农作物产量位居世界第一，大麦等啤原料在国内许多地区都有种植，且产量巨大，客观上发展啤酒工业的条件比较成熟。本设计将原料到制成成品啤酒中的各环节涉及的工艺、设备、控制条件等有关情况作一简单的阐述，希望能
20、和各位共同讨论，不足之处请多多指正。第一章 啤酒工艺选择与论证3第一章 啤酒工艺选择与论证全厂工艺流程图粉碎麦芽 湿法粉碎糊化蛋白分解糖化回旋分离 煮沸麦糟过滤麦汁冷却酒花糟啤酒花充氧冷麦汁主酵添加酵母 后熟 冷贮排放酵母待滤酒硅胶缓冲罐过滤硅藻土高浓稀释添加剂自来水 稀释水水处理袋式过滤精滤清酒袋式过滤器装酒 压盖 杀菌 验酒瓶盖装箱喷码贴标成品酒洗瓶卸箱上瓶验瓶检验大米二氧化碳入库图 1-1 啤酒全厂工艺流程图四川理工学院毕业设计41.1 啤酒原料1.1.1 大麦自古以来大麦是酿造啤酒的主要原料，在酿造时先将大麦制成麦芽，再进行糖化和发酵。大麦之所以适于酿造啤酒，是由于： 大麦便于发芽，并
21、产生大量的水解酶类； 大麦种植遍及全球； 大麦的化学成分适合酿造啤酒； 大麦是非人类食用主粮；大麦按籽粒生长形态分类，可分为六棱大麦、四棱大麦和二棱大麦我国华北地区都种植六棱大麦，南方都种植二棱大麦。二棱大麦是六棱大麦的变种，麦穗上只有两行籽粒，粒子均匀饱满且整齐。二棱大麦的淀粉含量较高，蛋白质的含量相对较低，浸出物收得率亦高于六棱大麦，所以，一般都用二棱大麦。因此，在本设计中选用二棱大麦。1.1.1.1 大麦的化学成分（1）水分 根据收获季节的气候情况，大麦的水分含量波动在 11%-20%之间，适于贮藏的大麦水分应在 13%以下。（2）淀粉 大麦的淀粉含量占其干物质的 58%-65%,大部分
22、是作为贮藏物质存在的。淀粉是大麦的主要贮藏物，存于胚乳细胞壁内。大麦淀粉有大颗粒（20-40 微米）和小颗粒（2-10 微米）之分。二棱大麦的小颗粒淀粉数占 90%，但其质量只占 10%左右。淀粉粒中大约有 97%的化学纯淀粉，0.5%-1.5%的含氮化合物，0.2-0.7%的无机盐，0.6%的高级脂肪酸。淀粉密度大于水，故在水中下沉。麦芽淀粉酶作用于直链淀粉，几乎全部转化为麦芽糖和葡萄糖，但作用于直链淀粉，除生成麦芽糖和葡萄糖外，尚生成数量相当的糊精和异麦芽糖。糊精是淀粉水解的不完全产物，不能发酵生成醇，其结构与淀粉相似，只是相对分子质量小一些，含 7-8个以上的葡萄糖基团。（3）纤维素 纤
23、维素占大麦干物质质量的 3.5%-7.0%，主要存在于谷皮中，微量存在于胚、果皮和种皮内，是细胞壁的支撑物质。纤维素无味、无臭、不溶于水，对酶的作用具有相当强的抗力，在制麦中，它不第一章 啤酒工艺选择与论证5参与麦粒中的代谢作用。（4）半纤维素和麦胶物质 半纤维素和麦胶物质是胚乳细胞壁的组成部分。胚乳细胞内主要含淀粉，发芽过程中只有当半纤维素酶将细胞壁分解之后，其他水解酶才能进入细胞内分解淀粉等大分子物质。半纤维素和麦胶物质约占大麦质量的 10%-11%，二者具有类似的化学成分。麦胶物质是多糖混合物，能溶于热水，在 40 至 80范围内，温度越高，溶解度越大。半纤维素不溶于热水，而溶于稀碱溶液
24、。谷皮中的半纤维素主要含戊聚糖和少量的 -葡聚糖及糖醛。胚乳中的半纤维素主要含 -葡聚糖及少量戊聚糖。（5）蛋白质 大麦中蛋白质含量的高低及其类型，直接影响制麦和酿造工艺以及成品啤酒的质量。按其在不同溶剂中的溶解度和沉淀形状分为下列四组。 清蛋白 清蛋白溶于水和稀的中性盐溶液及碱溶液中，因此麦汁中含有清蛋白。加热时从 52开始，清蛋白从这些溶液中凝固析出，即随着煮沸的进行而加速凝固。大麦清蛋白是唯一能溶于水的高分子蛋白质。 球蛋白 球蛋白是种子的储藏蛋白，占大麦总质量的 31%，不溶于纯水，溶于稀酸和稀碱。溶解的清蛋白和球蛋白一样，在 90以上全部凝固，但是凝固并不完全。 球蛋白是对啤酒稳定性
25、有害的主要成分之一。 醇溶蛋白 醇溶蛋白不溶于纯水及盐溶液，也不溶于无水乙醇，而溶于体积百分数为 50%90%的无水乙醇溶液或酸碱溶液，经加热不凝固。某些醇溶蛋白是造成啤酒浑浊和氧化浑浊主要成分。醇溶蛋白约占大麦蛋白质总量的 38%，是麦糟蛋白质的主要成分。 谷蛋白 谷蛋白不溶于中性盐溶液和纯水，溶于稀碱。谷蛋白和醇溶蛋白使构成麦糟蛋白质的主要成分。谷蛋白也有四有组分组成，约占大麦总蛋白量的 29%。1.1.1.2 啤酒酿造对大麦的质量要求1.1.1.2.1 感官检验 （1）外观和色泽 收获良好的大麦，应具有光泽，呈纯淡黄；不成熟大麦呈微绿色；收割前后遇雨受潮大麦发暗，色泽发暗，胚部呈深褐色；
26、受霉菌侵蚀的大麦呈灰色或微蓝色。（2）气味 良好的大麦具新鲜稻草香味，稍升温，发出一股麦香味；受潮发霉则有霉臭味，其发芽能力已遭受损失（3）夹杂物 良好的大麦应不含有其他谷粒、草籽、土块、碎石、破伤粒、石粒及带病虫害的麦粒。（4）品种纯净度和麦粒整齐度 优良的大麦应具有品种纯净度，不夹杂不同品种、不同产地和不同年份的大麦；单一品种的大麦，也要求麦粒均匀整齐，以求发芽均匀四川理工学院毕业设计6一致。（5）麦粒形态 麦粒以短胖者比瘦长者为佳，前者浸出物高，蛋白质低，发芽快。（6）感官指标 淡黄色，具有光泽，无病斑粒，无霉味和其他异味(一二三级相同) 。1.1.1.2.2 物理检验（1）千粒重 以无
27、水物计千粒重应为 3040g；（2） 麦粒均匀 2.5mm 以上麦粒占 85%者属于一级大麦，2.52.2mm 者为二级大麦，2.2mm 以下为次级大麦；（3）胚乳性质 胚乳断面可分为粉状、玻璃和半玻璃质，优良大麦粉状粒为 80%以上。1.1.1.2.3 化学检验（1）水分 测定水分是计算干物质的基础。原料大麦水分不高于 13%，否则不能贮藏，易发生霉变，呼吸损失大。（2）蛋白质 蛋白质含量一般要求为 9%-12%。（3）浸出物 间接衡量淀粉含量的方法，一般为 72%-80%。表 1-1 我国啤酒大麦理化标准种类 二棱 多棱项目 优级 一级 二级 优级 一级 二级水分% 13 13 13 13
28、 13 13粒含污水物 42 40 36 40 35 30千粒重/g(无水物质) 95 90 85 96 92 85发芽率 97 75 90 97 95 90大麦浸出物含量 50 76 74 76 72 70蛋白质含量（无水）% 12 12.5 13.5 12.5 13.5 14选粒试验（2.5mm 以上）% 85 80 76 75 70 65夹杂物含量% 0.5 1.5 3 0.5 1.5 2破损粒含量% 0.5 1 3 0.5 1 21.1.2 啤酒糖化的其他原料在啤酒麦汁中制造的原料中，除了主要原料大麦麦芽以外，还包括特种麦芽，小麦麦芽及辅助原料。第一章 啤酒工艺选择与论证7(1)大米
29、啤酒酿造用大米，原则上凡大米不论品种均可用于酿造，但从啤酒风味而言，米的食感越好，酿造的啤酒风味也越好。由于大米淀粉含量高（75%-82%） ，无水浸出率高达90%-93%，无花色苷，含脂肪低（ 0.2%-1.0%） ，并含有较多泡持蛋白，用它做辅料酿造啤酒，啤酒的色泽浅、口味纯净，泡沫洁白细腻，泡持性好，它是优良的啤酒辅料。(2)玉米 作为啤酒辅料的玉米，含脂肪太高，会影响啤酒的风味和泡沫。因此，作为啤酒辅料的玉米，必须进行脱脂处理。(3)小麦 我国是世界小麦主要生产国。小麦发芽后制成的小麦芽也是酿造啤酒的主要原料。利用小麦做辅料，麦汁总氮和-氨基氮均比大米高，发酵快，但过滤和煮沸麦汁略浑浊
30、，需进行处理为好，酿成的啤酒泡沫细腻、持久。(4) 淀粉 淀粉纯度高、杂质少、粘度低、无残渣、可生产高浓度啤酒。但是由于淀粉是原粮加工产品，一般价格均高于原料，在啤酒中作为辅料使用和原料相似，因此，淀粉作为辅料使用不如原料经济。1.1.3 啤酒花和酒花制品酒花赋予啤酒柔和优美的芳香和淡爽的微苦味，能加速麦汁中高分子蛋白的絮凝，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。1.1.3.1 酒花的主要化学成分酒花的化学组分中，对啤酒酿造有特殊意义的三大成分为酒花精油，苦味物质和多酚。(1) 苦味物质 苦味物质是提供啤酒愉快苦味的因素，在酒花中主要指 -酸，-酸及一系列氧化，聚合产物。
31、过去把它们统称“软树脂 ”。(2) 酒花精油 酒花精油是酒花腺体另一种重要成分，它经蒸馏后成黄绿色油状物，是啤酒香气的重要来源，特别是它易挥发，是啤酒开瓶闻香的主要成分。啤酒的酒花香气是由酒花精油和苦味物质的挥发组分降解后共同形成的。(3) 多酚物质 酒花中物质约占总质量的 4%-8%，他们在啤酒酿造中的作用为：在麦汁煮沸时和蛋白质形成热凝固物。在麦汁冷却时形成冷凝固物。在后酵和储酒直至罐瓶以后，缓慢和蛋白质结合，形成气雾浊及永久混浊物。在麦汁和啤酒中形成色泽物质和涩味。1.1.3.2 酒花的品种酒花按世界市场上供应的可分为四类：四川理工学院毕业设计8A 类：优质香型酒花 优质香型酒花的 -酸
32、含量为 4.5%-5.5%，-酸、 酸的比值为 1：1，酒花精油含量为 2.0%-2.5%。B 类：香型酒花（兼型）普通香型酒花的 -酸含量为 5.0%-7.0%，- 酸、 酸的比值为 1.22.3 酒花精油含量为 0.85%-1.6%。C 类：没有明显特征的酒花D 类：苦型酒花 优质苦型酒花的 -酸含量为 6.5%-10.0%，-酸、 酸的比值为2.2-2.6。1.1.3.3 酒花制品1.1.3.3.1 酒花粉 我国啤酒厂目前均把商品压榨酒花，在使用前用锤式粉碎机粉碎成颗粒 1mm 以下的酒花粉。它的优点是：（1）酒花苦味物质在煮沸利用率可增加 10%（2）使用方便（3）不需要酒花分离器，而
33、且在漩涡沉淀槽中酒花粉糟和热凝固蛋白质能形成紧密的沉淀。这种粗加工方法也存在缺点，主要是：（1）贮藏酒花球果，水分太高，不利于粉碎（2）酒花粉在使用前在常温下保存十余小时至几天，酒花的氧化很严重（3）贮存时间太长的酒花，一些有害物质的溶解加剧，影响啤酒的风味因此使用酒花粉，应在酒花厂，酒花温度在 55以下，干燥至水分为 5%-6%然后进行粉碎，粉碎后立即包装于密闭容器中，并冲入惰性气体。1.1.3.3.2 酒花颗粒酒花颗粒是把酒花压榨成直径 2-8mm，长约 15mm 的短棒状，增加其密度，减少其体积，同时也降低了它们的表面积，在惰性气体中保存，酒花不易氧化变质，颗粒酒花是世界上使用最为广泛的
34、酒花制品。1.1.3.3.3 酒花浸膏应用有机溶剂或二氧化碳萃取酒花的有效物质，制成浓缩 5-10 倍有效物质的浸膏，在煮沸或发酵贮酒中使用。1.1.4 啤酒酿造用水 啤酒生产用水主要包括加工水及洗涤，冷却水两大部分。加工用水中投料水，洗糟水，啤酒稀释用水直接参与啤酒酿造，是啤酒重要原料之一，在习惯上称作酿造水。第一章 啤酒工艺选择与论证9啤酒酿造水的性质，重要取决于水中溶解盐类的种类和含量，水的生物学纯净度及气味，酿造水对啤酒生产全过程将产生很大的影响，如糖化时水解酶的活性和稳定性，酶促反应的速度，麦芽的酒花在不同含盐水中溶解度的差别，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
35、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。1.1.4.1 水中无机离子对啤酒酿造的影响1.1.4.1.1 碳酸盐和重碳酸盐水中的碳酸盐和重碳酸盐有降酸作用HCO3-+H+H 2O+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）糖化醪 pH 升高，酶促反应受到抑制，蛋白质分解困难，麦汁麦芽糖减少，糊精增加，粘度加大，造成过滤减慢，收得率下降。（
36、2）麦汁 pH 升高，麦芽皮壳多酚等有害物质溶解度加大，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。1.1.4.1.2 钙，镁离子水中钙，镁离子的增酸作用3 Ca2+2HPO42- +2H+23(PO)Ca在啤酒糖化时，Ca 2+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。Mg 2+在麦芽中含量约为 130mg/L.啤酒酿造用水中含有1015mg/L 的 Mg2+已经足够，不宜超过 80mg/L。1.1.4.1.3 Mn2
37、+、Fe 2+ 的影响 优质啤酒含 Fe2+应少于 0.1mg/L,若含量大于 0.5mg/L，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。Mn 2+对啤酒的影响与二价铁离子相似。1.1.4.1.4 Na+ ,K+ 的影响 Na+ ,K+常常在 50100:300400.过高常常使浅色啤酒变得粗糙，不柔和。四川理工学院毕业设计101.1.4.1.5 Cl- 的影响Cl-对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 2060mg/L 的 Cl-是必须的。1.2 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
38、，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）原料有效成分得到最大限度的萃取。这主要指原料和辅料中的淀粉转变成可溶性无色糊精和可发酵性糖类的过程，它关系到麦汁的收得率和原料利用率，和啤酒生产成本直接挂钩。（2）原料中无用和有害的成分溶解最少。之主要指麦芽的皮壳物质、原料的脂肪，高分子蛋白质等。这些物质会影响到啤酒的风味和稳定性。在麦汁制造中减少溶解这些物质或通过麦汁处理使其减少是提高啤酒质量的关键之一。（3）制成麦汁的有机和无机组分的数量和配比应该符合淡色啤酒的要求。啤酒风格和类型的形成，除了酵母品种、发芽技术外，麦汁组成
39、是主要的物质基础。（4）在保证上述三点的原则下，缩短生产时间，降低工时和耗能。1.2.1 麦芽与大米的粉碎 麦芽和大米的粉碎是为了使整粒谷物经过粉碎后，增大比表面积，使物料中储藏的物质和水、酶的接触面积增大，加速酶促反应及物料的溶解。在啤酒生产中，不单要考虑物料粉碎操作的经济性，更应考虑啤酒酿造特殊要求：(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溶性物质粉碎过细，会增加过滤阻力，影响过滤操作。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。因此粉碎虽然属简单的物理操作，但在啤酒酿造过程中特别重视麦芽粉碎度的控
40、制，麦芽的粉碎方法也不断地得到改造。1.2.1.1 麦芽的粉碎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。在第一章 啤酒工艺选择与论证110.5-2 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 500-600mm , 但不影响过滤。辊式粉碎机，根据每台机的辊数可分成：对辊式、四辊式、五辊和六辊
41、式多种。我国广泛采用四、五、六辊式粉碎机。啤酒工业常用的分级筛有三种，这里我列举一种，如表 1-2。表 1-2 EBC，ASBC 标准筛比较表ESC 标准筛 ASBC 标准筛筛号每平方厘米筛孔数 /个筛孔净宽/mm筛号 筛孔净宽/mm麦芽粉碎物分级/ / 10 2.00 皮壳1 36 1.27 14 1.410 皮壳2 64 1.01 18 1.00 粗粒3 106 0.547 30 0.590 细粒 14 961 0.253 60 0.250 细粒 25 2704 0.152 100 0.149 细粉筛底 / / 筛底 / 细粉1.2.1.2 大米的粉碎由于大米未经发芽，胚乳比较坚硬，磨碎时
42、比麦芽耗能大，原则上大米的粉碎越细越好，以便利于糊化和糖化。辅料(大米 )粉碎采用三辊或四辊的二级粉碎机，第一和第二辊之间的辊间距为0.20.3mm，大米在此进行粗粉碎，经过筛分后粗粉和细粉分别进储仓，筛面粗粉再进入第二、三辊之间，辊间距为 0.150.25mm，粉碎成细粉，三辊均是拉丝辊。国内不少工厂采用磨盘式磨米机，它是由两片金刚砂磨盘（或铸槽钢磨盘）进行平面磨碎，一次就能将原料粉碎到足够的细度，粉碎比可达 1：20。如表 1-3 为辅料(大米)的粉碎度要求。表 1-3 辅料(大米)的粉碎度要求粉碎度/ABC 筛号 筛孔净宽/mm分级名称大米 玉米 带壳大麦10 2.00 皮壳+粗粒 /
43、15 2530四川理工学院毕业设计1218 1.00 粗粒 10 15 2560 0.250 细粒 60 40 25100 0.149 细粉 30 30 15301.2.2 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，以及水和热能作用，使之分解并溶解于水，此过程称作“糖化” 。溶解的各种干物质称作“浸出物”(extract)，而构成的澄清溶液称作“ 麦芽汁 ”或“麦汁”(Wort)。麦汁中浸出物的含量和原料中干物质之比(质量比 )称“无水浸出率”。麦汁的组成、颜色将直接影响到啤酒的品种和质量；糖化工艺和原料；
44、水、电、汽以及热量的消耗，与生产成本密切相关。因此糖化过程是啤酒生产中的重要环节。糖化过程是原料的分解和萃取的过程，它主要是依靠麦芽中个种水解酶的酶促分解，而水和热力的作用是协助酶促分解和萃取过程。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) 控制麦芽中各水解酶的作用条件，如温度、pH 、底物浓度(加水比)、作用时间；(4) 加热的温度和时间；(5) 需通过外加酶制剂、酸、无机盐进行调节。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
45、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。第一章 啤酒工艺选择与论证13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，
46、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。1.2.3 糖化方法及设备三次煮出糖化法煮出糖化法 二次煮出糖化法一次煮出糖化法升温浸出糖化法糖化方法 浸出糖化法降温浸出糖化法复式一次煮出糖化法其他方法 复式煮浸糖化法谷皮分离糖化法外加酶制剂糖化法其他特殊糖化法 糖化方法是指麦芽和非发芽谷物原料中不溶行固型物转化成可溶性的、有一定比例的浸出物，所采用的工艺方法和工艺条件：包
47、括配料浓度、各物质分解温度、pH 、热能的利用等，还包括酶制剂、添加剂的选择使用等。煮出糖化法是指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为几次煮出法。浸出糖化法是指麦芽醪只利用酶的生化作，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。其他糖化方法都由以上两种方法演变而来，以上两种方法用于最初最初的纯麦芽四川理工学院毕业设计14糖化，当采用不发芽谷物做辅料，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。我国啤酒生产大多数使用非发芽谷物做辅料，所有均采用复式糖
48、化法。各种糖化方法中物料的主要变化是依据麦芽中各类水解酶的催化，糖化控制就是创造适合酶作用的最佳条件，各种糖化方法中有几个控制原理是相同的。(1) 酸休止 利用麦芽中磷酸酯酶对麦芽中菲汀的水解，产生酸性磷酸盐，有时还利用乳酸菌增殖产乳酸，此工艺条件是：温度为 3537 OC，pH5.2 5.4，时间为3090 分钟。(2) 蛋白质休止 利用内切酶分解蛋白质生成多肽和氨基酸，利用麦芽中肽酶分解多肽形成氨基酸，蛋白质休止最适 pH 为 5.25.3 ，最适温度。形成 -氨基氮为4550 OC，形成可溶性多肽为 5055 OC，作用时间为 1010 分钟。(3) 糖化分解 淀粉水解成糖类，麦芽中 -
49、淀粉酶催化形成可发酵性糖最适温度为6065 OC。 -淀粉酶最适活性温度为 70OC，两种酶共同作用，最适 H 为 5.55.6，时间为 30120 分钟。(4) 糖化终止 当糖化完成时，必须使醪液中的酶类（-淀粉酶除外）失活，此温度为 7080 OC(5) 100 OC 煮出 部分糖化醪液加热至 100 OC，促进物料的水解，使淀粉彻底糊化、液化。(6) 酶制剂的和添加剂的使用 - 淀粉酶、-淀粉酶、糖化酶、R-酶、葡聚糖酶等酶制剂，乳酸、磷酸、石膏等H 调整物质，多酚消除剂等一系列添加剂应在卫生规范下，根据工艺需要适量使用。本设计参照一书采用二次煮出糖化法1.2.4 麦芽醪的过滤糖化结束时，麦芽的辅料中高分子物质的分解和萃取基本完成，因此必须在最短时间内将麦汁和麦糟分离，此过程即为麦芽醪的过滤。过滤过程是首先在糖化醪中的
