1、齐 齐 哈 尔 大 学毕业设计（论文）题 目 10 万 11（淡爽）啤酒厂设计 学 院 生命科学与工程学院 专业班级 生物工程 051 班 学生姓名 曾 德 响 指导老师 田 英 华 成 绩 2009 年 6 月 20 日齐齐哈尔大学毕业设计(论文)I摘 要淡爽啤酒口味新鲜淡爽、酒花香味突出、泡沫洁白细腻并且营养丰富，是人们所喜爱的饮料之一。它是一种绿色食品。随着人们健康意识的增加，啤酒消费将出现热潮。啤酒是以麦芽和大米为主要原料，添加酒花，采用啤酒酵母发酵酿制而成的一种低二氧化碳、起泡、低酒精度的饮料酒。 本设计对 10 万吨 11淡爽啤酒厂进行生产工艺流程论证，物料衡算，糖化工段热量衡算，
2、发酵工段耗冷计算，水量衡算等等。并对啤酒厂主要设备的体积，外形尺寸，壁厚，附件及重点设备煮沸锅进行研究设计。糖化方法采用双醪浸出糖化法，发酵方法采用下面低温发酵法。在降低能耗、减少水污染、啤酒糟的回收与利用等方面进行了探讨研究。关键词：啤酒厂；工艺论证；物料衡算；热量衡算；煮沸锅齐齐哈尔大学毕业设计(论文)IIAbstractThe light beer tastes fresh and light. The hops fragrance from the beer is prominent. The bubble of it is white and exquisite.And also t
3、he nutrition is rich. It is a Green food. With the increase in health awareness, beer consumption will appear boom.The beer uses malt and rice as the main raw materials, adding hops and also with some beer yeast to ferment and brew. Its one kind of drinking wine which including low Carbon Dioxide, s
4、udsy and low alcohol degree. An production process demonstration for the design of 1000,000 tons of 11 light beer and also Production material balance, Glycosylated section heat balance, Calculation of consumption of cold on fermentation section， Water balance were carried on. The brewery of the vol
5、ume of the major equipment, profile size, area, the thickness of cylinder, attachment, the major equipment of Boiling Pot has been designed and researched.The method of Glycosylated use double-infusion mashing syetem. Fermentation method use the bottom low-temperature fermentation. The reducion of p
6、ower consumption,.water pollution, recovery and utilization of brewers grains were researched and discussed.Key words:Brewery; Technology demonstration; Materials balance calculate; Heat balance calculate; Boiling pot齐齐哈尔大学毕业设计(论文)I目 录摘 要 IABSTRACT.II第 1 章 绪 论 .11.1 啤酒工业概论 11.2 啤酒的分类及鉴定 11.2.1 啤酒的分类
7、11.2.2 啤酒鉴别21.2.3 啤酒的保质期21.3 中国啤酒产业的发展趋势 31.4 课题研究内容及方法 41.4.1 设计依据41.4.2 设计范围41.4.3 指导思想41.5 厂址的选择 51.5.1 厂址的地点及条件51.5.2 自然条件5第 2 章 啤酒厂生产工艺及论证 .62.1 原料 62.1.1 大米62.1.2 麦芽62.1.3 酿造水72.1.4 酒花72.1.5 酵母82.2 啤酒生产工艺流程 .102.3 工艺原理及方法 .102.3.1 原料粉碎.102.3.2 糖化方法及工艺论证.112.3.3 过滤.132.3.4 麦汁煮沸.132.3.5 麦汁后处理.14
8、2.3.6 啤酒的发酵.152.3.7 啤酒的过滤.172.3.8 罐装流程.18第 3 章 啤酒生产物料衡算 193.1 物料平衡计算 .193.1.1 糖化车间工艺流程.193.1.2 工艺技术指标及流程.20齐齐哈尔大学毕业设计(论文)II3.1.3 100 千克原料（70%麦芽、30%大米）生产出的啤酒量 .203.1.4 生产 100L11淡色啤酒的物料衡算 213.1.5 二氧化碳量.223.1.6 10 万吨/年 11淡色啤酒糖化车间物料衡算.233.2 热量衡算 .253.2.1 糖化用水耗热量.263.2.2 第一次米醪煮沸耗热量.263.2.3 煮沸过程蒸汽带出的热量.27
9、3.2.4 热损失.283.2.5 米醪煮沸耗热总量.283.2.6 混合醪升温至 68的耗热量 283.2.7 洗糟水耗热量 Q4 293.2.8 麦汁煮沸过程耗热量.293.2.9 糖化一次总耗热量.303.2.10 糖化一次耗用蒸汽量303.2.11 糖化过程每小时最大蒸汽耗量313.2.12 蒸汽单耗313.3 耗冷量的计算 .323.3.1 发酵工艺流程.323.3.2 工艺技术指标及基础数据.323.3.3 工艺耗冷量.323.3.4 发酵耗冷量.333.3.5 非工艺耗冷量.363.3.6 100000t/a 啤酒厂发酵车间冷量衡算 .373.4 耗水量衡算 .373.4.1 工
10、艺用水.373.4.2 洗涤用水.403.4.3 啤酒生产用水量衡算.40第 4 章 啤酒生产主要设备的选型及论证 414.1 主要设备设计选型及论证 .414.1.1 麦芽暂贮箱.414.1.2 麦芽粉贮箱.414.1.3 大米暂贮箱.424.1.4 大米粉贮箱.434.1.5 糖化过滤槽.434.1.6 糖化锅.444.1.7 糊化锅.444.1.8 麦汁冷却器.454.1.9 发酵罐.464.2 煮沸锅 .464.2.1 圆柱筒体的厚度计算.474.2.2 锅体下封头的选择与厚度计算.48齐齐哈尔大学毕业设计(论文)III4.2.3 锅体上封头的选择与计算.494.2.4 内加热器的计算
11、.504.2.5 换热器的面积.544.2.6 换热器蒸汽进管的计算.544.2.7 麦汁排醪管径计算.544.2.8 麦汁倒醪入口管径计算.554.2.9 锅重及支座选型.554.2.10 升气管564.2.11 人孔564.2.12 视镜56第 5 章 啤酒工厂三废治理 575.1 三废治理 .575.1.1 啤酒厂的废水情况.575.1.2 啤酒工厂减少废水污染的途径.575.1.3 国内废水排放标准.585.2 副产物的利用 .585.2.1 麦糟的利用.595.2.2 二氧化碳的回收.59总 结 .60参考文献 .61附 录 .62致 谢 .64齐齐哈尔大学毕业设计(论文)1第 1
12、章 绪 论1.1 啤酒工业概论啤酒的主要原料是大麦，大麦是世界上种植最早的谷物之一，几乎世界上所有地区都可种植。啤酒是以麦芽为主要原料，添加酒花，经啤酒酵母发酵酿制而成的一种含二氧化碳、起泡、低酒精度的饮料酒。中国正在快步发展经济，成绩举世瞩目，啤酒随着经济发展，人民生活水平提高，逐步从城市走向农村，成为人民大众最喜爱的饮料之一。我国啤酒工业起步较晚，但发展迅速。目前，我国啤酒的年产量已位居世界首位。但从人均消费量来看，远远落后于发达国家水平。我国啤酒厂数量多，但设备参差不齐。最近几年啤酒产业正向着规模化、效益化发展。不少的酒厂被大酒厂兼并。这一发展趋势符合世界啤酒发展趋势。随着啤酒生产现代化
13、的迈进，我们将会喝到更新鲜、更淡爽的、更可口的啤酒。1.2 啤酒的分类及鉴定1.2.1 啤酒的分类1.根据原麦汁浓度分类啤酒酒标上的度数与白酒酒标上的度数不同。它并非指酒精度，它的含义为原麦汁浓度，即啤酒发酵进罐时麦汁的浓度。主要的度数有 8、10、11、12、14、16、18啤酒。日常生活中我们饮用的啤酒多为 11、12。2.根据啤酒色泽分类淡色啤酒-色度在 514EBC 之间。淡色啤酒为啤酒产量中最大的一种。淡色啤酒又分为淡黄色啤酒、金黄色啤酒。淡黄色啤酒口味淡爽，酒花香味突出。金黄色啤酒口味清爽而醇和，酒花香味也突出。浓色啤酒-色泽呈红综色或红褐色，色度在 1440EBC 之间。浓色啤酒
14、麦芽香味突出、口味醇厚、酒花苦味较清。黑色啤酒-色泽呈深红褐色乃至黑褐色，产量较低。黑色啤酒麦芽香味突出、口味醇厚、泡沫细腻，苦味根据产品类型而有较大差异。齐齐哈尔大学毕业设计(论文)23.根据杀菌方法分类鲜啤酒-啤酒包装后，不经巴氏灭菌的啤酒。这种啤酒味道鲜美，但容易变质，保质期 7 天左右。熟啤酒-经过巴氏灭菌的啤酒。可以存放较长时间，可用于外地销售，优级啤酒保质期 120 天左右。4.根据啤酒酵母性质分类上面发酵啤酒-采用上面酵母。发酵过程中，酵母随 CO2浮到发酵面上，发酵温度 1520。啤酒香味突出。下面发酵啤酒-采用下面酵母。发酵完毕，酵母凝聚沉淀到发酵容器底部，发酵温度 510.
15、啤酒的香味柔和。世界上绝大部分国家采用下面发酵啤酒。我国的啤酒均为下面发酵啤酒，其中著名啤酒有青岛啤酒、珠江啤酒等。1.2.2 啤酒鉴别酒体色泽：普通浅色啤酒应该是淡黄色或金黄色，黑啤酒为红棕色或淡褐色。透明度：酒液应清亮透明，无悬浮物或沉淀物。泡沫：啤酒注入无油腻的玻璃杯中时，泡沫应迅速升起，泡沫高度应占杯子的三分之一，当啤酒温度在 815时，5 分钟内泡沫不应消失；同时泡沫还应细腻，洁白，散落杯壁后仍然留有泡沫的痕迹（挂杯） 。香气：在酒杯上方，用鼻子轻轻吸气，应有明显的酒花香气，新鲜、无老化气味及生酒花气味；黑啤酒还应该有焦麦芽的香气。品尝味道：入口纯正，没有酵母味或其它怪味杂味，口感清
16、爽、协调、柔和、口味愉快而消失迅速，无明显的涩味，有二氧化碳的刺激，使人感到杀口。1.2.3 啤酒的保质期瓶装、听装熟啤酒保质期不少于 120 天（优、一级） ，60 天（二级） 。瓶装鲜啤酒保质期不少于 7 天。罐装、桶装鲜啤酒保质期不少于 3 天。齐齐哈尔大学毕业设计(论文)31.3 中国啤酒产业的发展趋势1.行业结构的变化集团化、规模化。企业数量继续下降，青岛、燕京、华润的下属企业会继续增加，生产能力和年产量还将持续增长。珠江啤酒集团、哈尔滨啤酒有限公司等二级集团也会迅速扩张。以业为主，多元发展。大多数啤酒企业集团在把啤酒业做强的同时依靠自身优势进入其他行业进行多元化发展。如青岛啤酒进入
17、茶饮行业、葡萄酒业，燕京啤酒进入生物制药业，蓝剑集团下属 20 多家进入其他产业等。信息化。知识经济时代，企业对信息的利用效率可利用程度成为提高企业竞争力的主要方面，啤酒企业对加快企业信息化建设更加重视。一方面加快内部信息化建设，如青岛啤酒集团、珠江啤酒集团、燕京啤酒集团、哈尔滨啤酒投资数千万元上 ERP 系统，许多企业建立内部局域网等；另一方面加快外部信息沟通和利用。更多的企业成立信息中心，加强对外部商业情报的收集、分析、利用。科技化。科技永远是第一生产力，加快科技进步是啤酒企业未来竞争的焦点之一。在纯生技术进一步提高的同时，啤酒企业会在啤酒保鲜度、延长保鲜期等方面不断创新。2.原料的发展在
18、 5070 年代，中国啤酒已经独立种植啤酒大麦和生产酒花，在中国西北地区酒花发展为自给有余，每年还有 13000t 酒花出口。酒花的 -酸含量也较高，超过 7%以上，它是苦型花，属中上水平，近几年在发展香花型酒花。制麦大麦是在 50 年代发展起来的，二棱冬大麦（早熟 3 号）曾为中国啤酒工业作出贡献，在“七五”期间引进种植新品大麦如匈-84、红日一号、冈二等高质量二棱制麦大麦也在 90 年代中期得到发展，大麦质量提高，育种研究遍及全国，而且逐步实现区域化。3.啤酒品种向多样化发展我国啤酒产量的 90%左右是 1112P 的浅色下面啤酒。多数啤酒厂已经重视啤酒品种的多样化。今后人们对啤酒作为“酒
19、” （酒精饮料）将会逐步“淡化” ，而作为“饮料”将发展，也就是啤酒浓度、酒精含量将会逐步降低。本世纪末，中国将有 2 亿人口进入老年，老年专用啤酒低糖、低醇、保健型啤酒将有较大市场。小麦啤酒、白啤酒、全麦芽啤酒、配合啤酒（和果汁等配合）也会发展。4.啤酒修饰技术在发展低浓度啤酒时，啤酒修饰技术应得到大家的重视。从麦芽中提取香味物质齐齐哈尔大学毕业设计(论文)4的研究，在 8P 啤酒上应用，明显增加了啤酒麦芽香和酒花香味。低浓度啤酒淡而不寡，增加柔和感，也必须依赖后修饰。从酵母中提取风味物质，改善啤酒的风味。1.4 课题研究内容及方法1.4.1 设计依据本设计是根据齐齐哈尔大学生命科学与工程学
20、院生物工程教研室布置的毕业设计大纲要求来进行设计的。1.4.2 设计范围本设计为年产 10 万吨 11的啤酒厂，重点设备煮沸锅，糖化工段为重点工段。该设计包括工艺方法及流程的选择论证，物料衡算，耗热量衡算，耗冷量衡算，设备选型及论证，车间的布置，设计并绘制图纸（糖化车间流程图、发酵车间流程图、糖化车间平面布置图、糖化车间立面布置图、重点设备装配图） ，三废处理等。1.4.3 指导思想设计出来的啤酒厂要求投资小、技术高、运行稳定、管理方便、环境好。最重要的一点是生产成本低。根据查阅有关资料和实际考察。本设计在确定工艺方法、工艺流程和设备选型时，参考了明月岛啤酒厂和大连雪花啤酒厂的实际情况。在工艺
21、方面，力求合理性和先进性；在设备方面，采用先进技术及机械化、自动化生产控制，提高劳动力生产率；在经济上，要做到合理利用资源，降低能耗，减少污染，保护环境，减少浪费。齐齐哈尔大学毕业设计(论文)51.5 厂址的选择1.5.1 厂址的地点及条件本设计的厂址选择在广州市南沙开发区。广州市南沙经济开发区位于广州市的东南部、伶仃洋的西岸。规划面积为 544 平方公里，期中陆地面积为 338 平方公里。她位于珠江三角洲的地理几何中心，方圆 100 公里范围内把整个珠江三角洲城市群都网络其中。南沙水路距香港 38 海里，距澳门 41 海里。周边有广州、珠海、深圳、香港、澳门等五大国际机场。南沙背靠着珠江三角
22、洲 4000 万人口的广阔市场腹地。又通过穗、深、港、澳等大城市连着海内外市场，战略位置突出，具有很强的市场潜力和辐射力。在这里建厂，原因有以下几个方面：第一：市场广阔。优越的地理位置、庞大的消费市场、辽阔的辐射区域，为投资者提供了广阔的市场前景。第二：劳动力资源丰富。1.5.2 自然条件1.气候广州地处南亚热带，属南亚热带典型的季风海洋气候。由于背山面海，海洋性气候特别显著，具有温暖多雨、光热充足、温差较小、夏季长、霜期短、水热同期等气候特征。年平均气温为 21.421.8，日均气温都在 0以上；雨量充沛，年降水量为 1689.31876.5 毫米。冬夏季风的交替是广州季风气候突出的特征。冬
23、季的偏北风因极地大陆气团向南伸展而形成的，干燥寒冷。夏季偏南风因热带海洋气团向北扩张所形成的，温暖潮湿。夏季风转换为冬季风一般在 9 月份，而冬季风转换为夏季风在4 月份。2.水资源南沙位于珠江出海口，珠江水量充沛，上游支流多，能及时更新水源。提供大量的清洁用水。齐齐哈尔大学毕业设计(论文)6第 2 章 啤酒厂生产工艺及论证2.1 原料2.1.1 大米啤酒酿造用大米，原则上凡大米不论品种均可用来酿造，但从啤酒风味而言，米的食感越好，酿造的啤酒风味也愈好 1。一般来说梗米优于山米，晚稻米优于早稻米，糯米优于非糯米。糯米酿造啤酒，发酵度适中，啤酒的口味纯净，泡持性好。由于大米淀粉含量高（75%82
24、%） ，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（糖蛋白） 。本设计用大米（大米麦芽=37）作辅料酿造啤酒，所酿造的啤酒色泽浅、口味柔和，泡沫洁白细腻，泡持性好，它是优良的啤酒辅料。现阶段有人应用正交旋转组合试验设计,研究了在挤压大米过程中添加酶制剂作啤酒辅料对糖化过程的影响规律。试验结果表明：用挤压加酶大米作啤酒辅料,淀粉利用率较高,其麦汁浸出物收得率提高了 5.09%。在可见的未来，挤压膨化大米啤酒辅料是啤酒酿造技术发展趋势之一 2。大米对啤酒风味的影响:正面：用大米做辅料，可以改善啤酒的色泽和风味，泡沫洁白细腻，泡持性耗，提高啤酒的非生物
25、稳定性。负面：经过碾米后的精米，极不耐贮藏，在贮藏中由于呼吸作用、氧化作用、酶促分解，使米质恶化。特别是脂肪分解后形成脂肪酸，渗透进入胚乳，充塞于直链淀粉的螺旋圈内，导致阻碍淀粉吸水膨胀，使糊化困难。在酿制过程中不饱和的脂肪酸可通过酶和非酶氧化为过氧化物，进一步氧化为羟基化合物，形成啤酒风味老化的醛类物质。齐齐哈尔大学毕业设计(论文)72.1.2 麦芽溶解良好的麦芽应该无霉杂味，麦芽香浓，牙咬发脆且松散。优质浅色麦芽具淡黄色而有光泽感。优良浅色麦芽糖化时间为 1015min，糖化时间代表着麦芽淀粉酶的综合性活动，时间愈短活力愈强。本设计采用淡色麦芽作为主要原料酿造啤酒。淡色麦芽的感官要求淡黄色
26、、有光泽、具有麦芽香味、无异味、无霉粒。在酿造时要先将大麦制成麦芽，再进行糖化和发酵，方能用于酿酒。大麦在人工控制和外界条件下发芽和干燥的过程，即称为麦芽制造。大麦发芽后称绿麦芽，干燥后叫麦芽。麦芽的制造主要分为四个阶段：第一：精选后的大麦浸泡在水中，使大麦吸收水分，达到能发芽的要求，此阶段称为浸麦。根据设备和工艺要求的不同，有多种方法。第二：然后在人工控制的条件下进行发芽，利用发芽过程中形成的酶系，使大麦的内容物质进行分解，变为麦芽。大麦发芽的主要目的：胚乳细胞壁的部分或全部降解，使干燥后的麦芽变得疏松，更易粉碎，内容物质更容易溶出。第三:发芽完毕成为绿麦芽，利用热空气进行干燥。干燥的目的：
27、使绿麦芽停止生长和酶的分解作用，除去多余的水分，防止腐烂，便于运输。使根部干燥便于除去，增加麦芽的色、香、味。第四：经过机械原理将麦芽的根除去。2.1.3 酿造水啤酒的主要成分是水，所以水的好坏对啤酒的影响很大。用于酿造啤酒的水应该是无色、透明、无沉淀、无味、总溶解盐 150200mg/L、PH 值 6.87.2、有机物（高锰酸钾耗氧量）03mg/L、铁盐（以 Fe 计）0.3mg/L、锰盐（以 Mn 计）0.1mg/L、氨态氮（以 N 计）0.1mg/L、氯化物（以 Cl 计）2060mg/L、游离氯0.1mg/L。质量指标应符合啤酒大麦国家标准。通常，软水适于酿造淡色啤酒，碳酸盐含量高的硬
28、水适于酿制浓色啤酒。淡色啤酒用水要求为：无色，无臭，透明，无浮游物，味纯正，无生物污染；硬度低；铁、锰含量低（含量高对啤酒的色、味有害，而且能引起喷涌现象） ；不含亚硝酸盐。齐齐哈尔大学毕业设计(论文)82.1.4 酒花酿造啤酒过程中，添加酒花能赋予啤酒柔和优美的芳香和爽口的微苦味，能加速麦汁中高分子蛋白质的絮凝，能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。我国酒花主要产地新疆、内蒙、甘肃、青海、黑龙江及北京地区，均在北纬4050。酒花栽培气温的要求，生长期 1419，开花期 1723，成熟期1525.酒花宜在中性土壤、低地下水位、雨水少（但要有灌溉） 、长日照（1700
29、2600h）的地区栽培。酒花的化学组成中，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。酒花中的 -酸在麦汁煮沸时异构化，形成异 -酸，赋予啤酒爽快的苦味。在传统麦汁煮沸过程中，酒花 -酸只有 50%能被利用，同时由于酵母吸附以及啤酒过滤，会进一步损失。所以，啤酒中 -酸的总利用率很少超过 40%，有时可能只有 10%。为了最大限度提高 -酸利用率，目前开发出多种异构化酒花制品，异构颗粒酒花就是其中的一种。颗粒酒花是目前世界上使用最广泛的酒花制品，也是国内啤酒企业应用最多的酒花制品。颗粒酒花较全酒花的利用率提高了 10%25%，贮藏和运输体积减少达80%以上。异构颗粒酒花是把 -酸
30、先经异构化处理，再用于啤酒酿造，酒花利用率提高 90%以上 3。多酚对啤酒质量有双重影响：一方面：是啤酒口味助剂能加强啤酒的醇厚性和抗氧化能力。在麦汁煮沸时及冷却过程中，能与蛋白质结合产生凝固物沉淀，促进非生物稳定性。另一方面：多酚能与啤酒中的蛋白质形成聚合体，是造成啤酒浑浊的主要原因，影响啤酒的非生物稳定性。要避免形成这种类型的浑浊，可以去除蛋白多酚或两者成比例的去除。采用吸附剂通过吸附作用除去啤酒中的多酚类物质，减少或者除去形成蛋白质多酚类物质复合物的前体。不但能提高啤酒的澄清度，还能使啤酒稳定延长啤酒的货架寿命，改善啤酒的风味。常用的吸附剂有：皂土、活性炭、硅胶、尼龙、PVPP 等。由于
31、 PVPP 具有生理安全性吸水性水不溶性络合性等特性，是一种性能优良的多酚类物质吸附剂被广泛应用于啤酒工业中 4。表 2-1 酒花的感官评定内容 鉴定情况外观 花体整齐、完整；黄绿色，有光泽，叶片内花粉饱满，金黄色纯净度 优良的酒花应不含叶、梗及其他杂物手感 干燥良好的酒花有弹性，以手挫擦，有油腻的粘性感觉香味 干燥良好的酒花以手挫擦，含有酒花特有的清香气味齐齐哈尔大学毕业设计(论文)9表 2-2 酒花的化学鉴定内容 鉴定情况水分 应在 10%以内-酸香型酒花应在 5%以上；苦型酒花应在 8%以上软树脂 香型酒花应在 14%以上，苦型酒花应在 16%以上2.1.5 酵母啤酒酵母在麦汁中 25培
32、养三天，细胞为圆形、卵形、椭圆形到腊肠形。世界各大型啤酒厂均有自己独特的菌株，各菌株特性是由生产厂长期驯养、选育获得的。由于啤酒酵母种类不同，导致所酿造的啤酒风味也多种多样。啤酒酵母的凝絮特性是重要的生产特性，它会影响酵母回收再利用于发酵的可能，影响到发酵速率和发酵度，影响啤酒过滤方法的选择，乃至影响到啤酒风味。金属离子对凝聚作用影响极大。特别是钙离子，一般认为在啤酒中 Ca2+达到 30mg/L 以上，啤酒酵母才能呈良好的凝聚性其他二价离子也能促进凝聚，但远比 Ca2+低 1。啤酒酿造中，酵母主要起的作用就是降糖，产生二氧化碳和酒精。啤酒工厂为了确保酵母的纯度，进行以单细胞培养法为起点的纯粹
33、培养。为了避免野生酵母和细胞的污染，必须严格啤酒工厂的清洗灭菌工作。评价酵母菌种优良与否，主要从以下几个方面考虑：形态学上的要求：细胞形态为圆形或卵圆形，优良菌株酵母短轴与长轴之比为1：（1.11.3） ，细胞大小趋向于中小型体积为（100m 3160m 3） ，相同接种量，细胞比表面积大，发酵速度快。生理学要求：希望选择繁殖速度快的菌株，细胞倍增时间短，细胞密度增长快，短接种后的停滞期，很快进入对数生长期。发酵力的要求：主要指酵母对糖的发酵能力，希望酵母具有良好的合成麦芽糖和麦芽三糖渗透酶的能力，使酵母能利用麦芽糖、麦芽三糖进行发酵，提高发酵度。凝聚性和沉淀能力：凝聚性太强的酵母一般发酵速度
34、较慢，发酵度偏低，双乙酰还原慢。要求凝聚性适中，即能达到较高的发酵度，又沉淀坚实，发酵完毕后能顺利从发酵液中分离。双乙酰峰值和还原速度：希望双乙酰峰值低，还原速度快。挥发性风物物质：要求酵母最终代谢产物赋予啤酒以良好的风味。酵母对压力的耐受力：希望酵母对压力有较强的耐受力。酵母的稳定性：希望酵母能抗变异，连续发酵 10 代以上发酵速度、发酵度、双乙酰含量及酒的风格无显著变化。齐齐哈尔大学毕业设计(论文)10主酵液和成品啤酒的风味品尝：不能有特殊的异香、异味。2.2 啤酒生产工艺流程沉淀槽冷却器粉碎机大米 糊化锅 加酒花麦芽 粉碎机 糖化锅 过滤槽 煮沸锅罐装 灭菌 清酒罐 过滤机 发酵罐扩培罐
35、图 2-1 啤酒生产工艺流程图2.3 工艺原理及方法其主要过程有原料粉碎，糖化，过滤，麦汁煮沸，麦汁后处理等几个过程。2.3.1 原料粉碎原料粉碎的目的主要在于，使表皮破裂，增加麦芽本身的表面积，使其内容物质更容易溶解，利于糖化。按其粉碎类型来说，可以分为干粉碎和湿粉碎两种。大米的粉碎：对于大米来说，粉碎得越细越好，越利于糊化。辅料粉碎后的时间不能超过 24h，防止发热结块。本设计采用湿法粉碎，原因是由于麦芽皮壳充分吸水变软，粉碎时皮壳不易磨碎，胚乳带水碾磨，较均匀，糖化速度快，可提高过滤速度 20%25%。麦芽在预浸槽中用温水（2550）浸泡 1020min，使麦芽的含水量达到25%35%，
36、放走浸泡水，用加料锟把麦芽加入四锟式粉碎机中，带水粉碎，粉碎物在匀浆槽中加入 3040糖化水，匀浆后用醪泵送至糖化锅。齐齐哈尔大学毕业设计(论文)112.3.2 糖化方法及工艺论证糖化是指将麦芽和辅料中的高分子贮藏物质及其分解产物，通过麦芽中各种水解酶类作用，以及水和热力作用，使之溶解并溶解于水。本设计采用双醪浸出糖化方法，所制麦汁色泽浅，粘度低，味柔和，发酵度高。特别适合酿造浅色淡爽型啤酒.而且操作简单，糖化时间短，在 3 小时内即可完成。目前我国用辅料酿造淡色啤酒的厂家大多采用此法。酿制的啤酒，色泽淡黄，泡沫丰富，洁白细腻，挂杯持久，具有特殊风味。整个糖化过程包括：淀粉分解，蛋白质分解，-
37、葡聚糖分解，酸的形成和多酚物质的变化。糖化过程是原料的分解和萃取过程，它主要是依靠麦芽中各种水解酶的酶促分解和萃取过程。糖化过程中的工艺控制，主要是通过下述环节来进行：1. 选择麦芽的质量，辅料的种类及其配比、配料。2. 麦芽及非麦芽谷物的粉碎度。3. 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. 加热的时间和温度。5. 有时还需通过外加酶制剂、加酸、无机盐进行调节控制。糖化时主要物质变化：1. 非麦芽谷物中淀粉的糊化和液化。2. 淀粉的糖化。3. 糖化过程中蛋白质的分解。4. -葡聚糖的分解。5. 麦芽谷皮成分的溶解。糖化的主要方法：煮出糖化法，复式浸出糖化法，双醪糖化
38、法，分级糖化。在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，糖化控制就是创造合于各类酶作用的最佳条件，各种糖化方法中有几段控制原理是相似的 1。（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，有时还利用乳酸菌繁殖产生乳酸，此工艺条件是：温度为 3537，pH5.25.4，时间为3090min。（2）蛋白质休止 利用麦芽中羧基肽酶分解多肽形成氨基酸（ -氨基氮）和利用内切肽酶分解蛋白质形成多肽和氨基酸。蛋白质休止最佳 pH 为 5.25.3，最适温度：形成 -氨基氮为 4550，形成可溶性多肽为 5055，作用时间为 10120min。（3）糖化分解 淀粉分解成
39、可溶性糊精和可发酵性糖，对麦芽中的 -淀粉酶催化形成可发酵性糖，最适温度为 6065（62.5） 。 -淀粉酶最适活性温度为 70.这两个酶共同作用，最适 pH 为 5.55.6，作用时间为 30120min。齐齐哈尔大学毕业设计(论文)12麦芽粉+50酿造水4630min20min大米粉+耐温 -淀粉酶+52酿造水1/min7020min 4710430min 5 min6830minNnN7025min7815min2020 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 2401030405060708090100糖化时间/min糖化温度/5min碘试不呈色（4
40、）糖化终了 无论哪一种糖化方法，糖化终了，必须使醪中除了 -淀粉酶以外，其他水解酶均失活，此温度为 7080.在此温度范围内主要依据需保留 -淀粉酶的量及考虑到过滤的需要。采用上限温度，醪粘度小，过滤加快，有害物质溶解多， -淀粉酶残留少。设计采用双醪浸出糖化法。辅料采用较大加水比进行糊化，并尽可能利用外加 -淀粉酶，协助糊化、液化，避免添加过多的麦芽，在糊化煮沸时，促进皮壳溶解和形成焦糖、类黑精。辅料糊化醪一次倒入糖化锅。经糊化后的大米醪与麦芽醪混合后，直接经过 68保温 30min，升温到 78保温 15min 到过滤温度，然后过滤。图 2-2 糖化工艺曲线曲线说明：（1）大米在糊化锅中与
41、水混合，并升温煮沸糊化，与此同时麦芽与水在糖化锅内混合，46.76保温，进行蛋白质休止。（2）糊化过程是：糊化是在 47.09恒温 20min，加热到 70保温 20min，再加热到 104煮沸 30min.糖化过程是：在 46.76保温 30min 进行蛋白质休止，对醪加热到糖化温度 68，恒温 60min 再加热到 78结束糖化过程。齐齐哈尔大学毕业设计(论文)13糖化工艺论证：占投料总量 30%的大米先在糊化锅中煮沸糊化。大米糊化温度高，若直接与麦芽一起糊化会造成大米糊化不完全，大米浸出率下降，浪费原料等。有时会破坏麦芽中的水解酶类，影响到原料的利用率。由于麦芽糖化力和粉碎度的因素，麦芽
42、糖化宜采用分段式糖化方法：首先， 在 46.76进行蛋白质休止，目的是减少高分子氮比列，限制蛋白质过度分解。麦汁中有适量的可溶性氮及其分解中间产物能赋予啤酒醇厚丰满的口感；升温至 68利用 -和 -淀粉酶协助麦芽醪的糊化、液化，促进果糖、葡萄糖、麦芽糖等可发酵性糖的形成；然后在 78麦芽中的水解酶类钝化；糖化醪的 pH 是随麦芽质量、酿造用水水质而变化，对于啤酒的糖化，一般在 6370温度范围内， -和 -淀粉酶的最适 pH 范围较宽，可以在 pH5.25.8 范围内波动，影响不大。2.3.3 过滤糖化过程结束后，已基本完成了麦芽和辅料中高分子物质的分解、萃取。因此。必须在最短时间内，将糖化醪
43、中的可溶性浸出物与不溶性的麦糟分离，获得尽可能多的澄清麦汁。麦汁的分离过程实际就是一个过滤过程，麦芽中的麦皮直接起到过滤介质的作用。过滤在整个生产中虽然工艺参数较少，但操作技术却是要求最高的一个过程。过滤控制不当，不仅影响到最终麦汁产量，而且会给啤酒的泡沫、风味、非生物稳定性等带来不良的影响。麦芽醪的过滤设备，通常有三类：（1）依赖于液柱静压力为推动力的过滤槽法。（2）依靠泵送醪的正压力为推动力的压滤机法。（3）依赖于液柱正压力和麦汁泵抽吸局部负压的渗出过滤槽法。本设计采用压滤法：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元件，再配以顶板、支架、压紧螺杆或液
44、压系统组成。采用此法麦汁收得率高，可实现自控，而且操作费用低、水耗小。糖化醪过滤多采用过滤糟进行间歇操作，包括：过滤槽预热、进醪、静置、打回流、过滤得头号麦汁、洗槽得洗涤麦汁。2.3.4 麦汁煮沸（1）煮沸的作用蒸发多余的水分，浓缩到规定的浓度：齐齐哈尔大学毕业设计(论文)14使酒花中的有效成分溶解于麦芽汁中，使麦汁具有香味和苦味；使麦汁可凝固性蛋白质凝结沉淀，延长啤酒的保存期；钝化全部的酶和麦芽汁杀菌；排除麦汁中的特异的异杂臭味。（2）操作过程由板框过滤机泵入煮沸锅的麦汁液位置达到一定高度后，开始向列管加热器通入蒸汽，令麦汁保持沸腾 60min，蒸发强度 10%，当出现溢锅时，打开冷却水阀门
45、，冷水通过冷环管进入锅内，同时关蒸汽阀，降低蒸发强度。本设计采用内加热器加热，内加热器由于结构紧凑，不需要动力，有利于节省蒸汽耗量，还省去了其他外加热器的附件，节省了成本投资。酒花分两次添加：第一次，煮沸 510 分钟，添加总量的 30%40%；第二次，煮沸 3045 分钟，添加总量的 60%70%2.3.5 麦汁后处理由煮沸锅放出的定型热麦汁，在进入发酵以前还需要进行一系列处理，包括：热凝固物分离，冷凝固物分离、冷却、充氧等系列处理，才能制成发酵麦汁。麦汁后处理主要是通过物理方法将热凝固物质与麦汁分离，将麦汁冷却。分离：本设计采用回旋沉淀槽分离热凝固物。冷却：本设计采用薄板换热器。麦汁冷却发
46、酵接种温度后，接触氧，此时氧化反应微弱，氧在麦汁中呈溶解态，它是酵母前期发酵繁殖必需的。齐齐哈尔大学毕业设计(论文)152.3.6 啤酒的发酵本设计采用下面发酵法。热麦汁经薄板冷却器冷却到 6，接种酵母，主发酵开始。图 2-3 发酵工艺流程冷却后的麦汁添加酵母以后，便是发酵的开始，整个发酵过程可以分为：酵母恢复阶段，有氧呼吸阶段，无氧呼吸阶段。酵母接种后，开始在麦汁充氧的条件下，恢复其生理活性，以麦汁中的氨基酸为主要的氮源，可发酵糖为主要的碳源，进行呼吸作用，并从中获取能量而发生繁殖，同时产生一系列的代谢产物，此后便在无氧的条件下进行酒精发酵。酵母恢复阶段：酵母细胞膜的主要组成物质是甾醇，当酵
47、母在上一轮繁殖完毕后，甾醇含量降得很低，因此当酵母再次接种的时候，首先要合成甾醇，产生新的细胞膜，恢复渗透性和进行繁殖。甾醇的生物合成主要在不饱和脂肪酸和氧的参与下进行，合成代谢的主要能量来源由暂储藏在细胞内的肝糖和海藻糖提供。在此阶段，酵母细胞基本不繁殖，所谓的酵母停滞期。一旦细胞膜形成，恢复渗透性，营养物质进入，酵母立即吸收糖类提供的能量，肝糖再行积累，供下一次接种使用。有氧呼吸阶段：此阶段主要是指酵母细胞以可发酵糖为主要能量来源，在氧的作用下进行繁殖。无氧呼吸阶段：在此发酵过程中，绝大部分可发酵糖被分解成乙醇和二氧化碳。这些糖类被酵母吸收，进行酵解的顺序是葡萄糖，果糖，蔗糖，麦芽糖，麦芽
48、三糖。主发酵阶段 外观状态和要求：酵母繁殖期 麦汁添加酵母 816 个小时以后，液面上出现二氧化碳小气泡逐渐形成白色的，乳脂状的泡沫，酵母繁殖 20 小时以后立即进入主发酵槽。热麦汁 薄板冷却器 发酵罐 酵母清酒罐 过滤啤酒 杀菌酵母 CO2齐齐哈尔大学毕业设计(论文)16126d41d -15d11 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15-12345678910发酵时间/d发酵温度/11排放酵母起泡期：45 小时后，在麦汁表面逐渐出现更多的泡沫，由四周渐渐向中间，洁白细腻，厚而紧密，如花菜状，有二氧化碳小气泡上涌，并且带出一些析出物。高泡期：发酵后 23 天，泡沫
49、增高，形成隆起，并因酒内酒花树脂和蛋白质-单宁复合物开始析出而逐渐变为棕黄色，此时为发酵旺盛期，需要人工降温，但是不能太剧烈，以免酵母过早沉淀，影响发酵作用。落泡期：发酵 5 天以后，发酵力逐渐减弱，二氧化碳气泡减少，泡沫回缩，酒内析出物增加，泡沫变为棕褐色。泡盖形成期：发酵 78 天后，泡沫回缩，形成泡盖，撇去所析出的多酚复合物，酒花树脂，酵母细胞和其他杂质，此时应大幅度降温，使酵母沉淀。后发酵以及储藏：麦汁经主发酵后的发酵液叫嫩啤酒，此时酒的二氧化碳含量不足，双乙酰，乙醛，硫化氢等挥发性物质没有减低到合理的程度，酒液的口感不成熟，不适合饮用。大量的悬浮酵母和凝结析出的物质尚未沉淀下来，酒液不够澄清，一般还要几个星期的后发酵和贮酒期，
