年产5万吨啤酒工厂设计

年产5万吨啤酒工厂设计制作人：蒋婷梅同组成员：陈蓉王鹏黎志灵1、背景知识酿造原料风格营养成分历史特点啤酒啤酒的特点

啤酒是以大麦芽和酿造水为主要原料，以大米、玉米等谷物为辅料，以极少量啤酒花为香料，经过啤酒酵母糖化发酵酿制而成的一种含有丰富的二氧化碳而起泡沫的低酒精度[2.5—7.5%(V/V)]的健康饮料酒。啤酒含有一定量的CO2，一般>0.42%（m/m），可以形成洁白细腻的泡沫，使人感到有杀口感。它有特殊的啤酒花清香味和适口的苦味，有比较丰富的营养价值，即有较高的发热量（181.4KJ/100g啤酒）和含有丰富的营养成物质（蛋白质、碳水化合物、矿物质、有机酸及维生素等）。啤酒的特点啤酒与其他酿造酒有所不同。主要不同点是：使用的原料不同；使用的酿造方式和酵母菌种不同，啤酒有特殊或专用的酿造方法，发酵用的酵母是经纯粹分离和专门培养的啤酒酵母菌种。啤酒的特点啤酒的酒精含量是按质量计的，通常不超过2—5%。国外为3—5g酒精/100g啤酒，一般不超过8g，在我国一般为3.4—4g酒精/100g啤酒（m/m）。啤酒度不是指酒精含量，而是指酒液原汁中麦芽汁浓度的质量百分比。这种标度方法仅见于中国啤酒，在外国啤酒中还没有。啤酒的浓度变化较大，在10—20°之间。我国啤酒厂过去分别生产原麦汁浓度为8—18°的10余种啤酒，其中原麦汁浓度为10—12°的啤酒产量最大，生产厂家也较多。啤酒的历史啤酒是历史最悠久的谷类酿造酒。啤酒起源于9000年前的中东和古埃及地区，后传入欧洲，19世纪末传入亚洲。目前，除了伊斯兰教因宗教原因而不生产和不饮用啤酒外，啤酒几乎遍及世界各国。埃及人制作啤酒的木像，加州RosicrucianEgyptianMuseum&Planetarium啤酒的历史最初的啤酒是不加酒花的。在中世纪的欧洲，人们曾用一种名叫格鲁特的药草及香料为啤酒提味，因这样做就需要医学知识及多种材料，故啤酒只能主要在修道院生产。但自14世纪起，添加蛇麻花的啤酒逐渐盛行于欧亚大陆，因为在那里蛇麻花是随处可见的植物。蛇麻花即啤酒花，简称酒花，在全世界啤酒酿造工业中，一直沿用至今。人们还利用单宁来澄清啤酒，并抑制杂菌繁殖。由于林德（Linde）发明了冷冻机，使啤酒的低温两段发酵成为可能，而啤酒口味更趋柔稳。巴斯德（Pasteur）发明的在60℃下保持30min以杀灭酵母和杂菌的方法，使啤酒的保存期大为延长。近几年来，膜过滤等技术的迅速发展，使“纯生啤酒”的生产成为现实。啤酒的营养成分啤酒是一种含有碳水化合物、蛋白质、维生素、矿物质等平衡性良好的营养十分丰富的低酒精度的饮品，素有“液体面包”的美称。科学研究表明，啤酒中含有人体所需的17种氨基酸，其中有8种不是人体所能合成的，人体必需氨基酸占12—22%，含有12种维生素（尤以B族维生素最突出）以及矿物质等多种营养素。啤酒具有较高的热量，1L啤酒的热量可达1779KJ。因此，早在1972年7月墨西哥召开的第9届世界营养食品会议上，啤酒就被正式推荐为营养食品。啤酒的风格啤酒风格又称典型性，是啤酒色、香、味和泡沫的综合体现，在啤酒酿造过程中形成。也因不同地区人们的习惯和爱好而大不相同。啤酒风格由其色泽、透明度、泡沫、香气与口味体现。啤酒的酿造原料酿造大麦辅助原料酒花水大麦子粒主要由胚、胚乳、谷皮三部分组成。大麦含水分12%～20%，含干物质80%～88%。通常大麦含水分为13%。碳水化合物主要是淀粉、纤维素、半纤维素和麦胶物质，以及不同多糖的分解产物：淀粉是大麦中碳水化合物的最主要成分，含量最多，占干物质的58%～65%。淀粉含量越高，浸出物就越多，麦汁收得率也越高；纤维素是细胞壁的支撑物质，主要存在于皮壳中，微量存在于胚及果皮和种皮中，不存在于胚乳中，纤维素的最小组成单位为葡萄糖；半纤维素是植物的骨架物质，对其形态起支撑作用，所以又称骨架物质或支撑物质。大麦中半纤维素和麦胶物质的含量与大麦成熟度、气候条件等有关，约占大麦干物质的10%。主要存在于胚乳中，构成胚乳细胞壁，也存在于麦壳中；大麦中含有少量的低分子糖类，主要存在于胚和糊粉层中。大麦蛋白质主要存在于糊粉层中，胚乳中也有存在，含量一般在9.0%～12.0%之间，蛋白质的主要作用：提供酵母营养，使啤酒口感醇厚、圆润，丰富啤酒泡沫，使啤酒早期混浊。在啤酒酿造过程中，除了使用大麦麦芽作为主要原料外，还可添加部分辅助原料。正确使用辅助原料可以降低原料成本，调整麦汁组成，提高啤酒发酵度，增强啤酒某些特性，改善啤酒泡沫性质。我国盛产大米，所以大米一直是我国啤酒酿造广泛采用的一种辅助原料，其最大特点是淀粉含量高，可达75%～82%，无水浸出率高达90%～93%。酒花学名“蛇麻”有雌花和雄花之分，啤酒酿造通用雌花。酒花的作用主要是赋予啤酒爽口的苦味和酒花香味、促进麦汁和啤酒的澄清、有利于啤酒的泡沫、作为啤酒防腐剂。在酒花的化学组成中，对啤酒酿造具有重要意义的三大主要成分是酒花树脂、酒花油和多酚物质。酒花树脂是苦味的主要来源；酒花油是啤酒酒花香味的主要来源；多酚物质能与蛋白质形成复合物，促进蛋白质凝固，在啤酒中形成黑色物质，增加啤酒的色泽，低分子多酚能赋予啤酒一定的醇厚性。水是啤酒酿造非常重要的原料，按用途分可将啤酒厂用水分为多种，每种水的用途不同，要求也不一样。水的硬度是指水中离子（主要是钙、镁离子）沉淀硬脂酸钠（皂化）的能力，一般来讲，生产单色啤酒适宜用中等硬度以下的水。回收的酵母要经过洗涤后再用，酵母洗涤用水需达到无菌要求，否则杂菌会进入酵母培养液中，进而污染发酵醪。稀释用水若含有杂菌，会直接进入啤酒中，因此，这两部分水必须进行除菌处理，除菌方法有：沙滤棒过滤、加氯杀菌、臭氧杀菌、紫外线杀菌。2、生产工艺流程1、麦芽的制备麦芽制造主要有三大步骤：浸麦、发芽、干燥，流程如下：制麦芽的目的是为了产生出各种水解酶便于糖化时便于淀粉和蛋白质的水解。所制得的麦芽不仅除掉了更多的水分和生腥味，而且干麦芽具有了特色的色，香，味，对啤酒的风味产生了很大影响，这就比直接用大麦粒做糖化原料好。干燥前的麦芽2、麦汁的制备其主要过程有原料粉碎，糖化，醪液过滤，麦汁煮沸，麦汁后处理等几个过程。（1）原料粉碎粉碎是一种纯机械加工过程，原料通过粉碎可以增大比表面积，使内含物与介质水和生物催化剂酶接触面积增大，加速物料内含物的溶解和分解。湿法粉碎就是将麦芽通过喷水浸渍和充以空气使其水分达到28—30％，然后在增加水分的条件下，用对辊粉碎机粉碎，一面粉碎，一面加水调浆，泵入糖化锅。这样的粉碎物，麦皮完整，面胚乳则被磨成浆状细粒，既有利于加速麦汁过滤，又可增加麦芽浸出率。（2）糖化糖化是麦芽内含物在酶的作用下继续溶解和分解的过程。麦芽及辅料粉碎物加水混合后，在不同的温度段保持一定的时间，使麦芽中的酶在最适的条件下充分作用相应的底物，使之分解并溶于水。原料及辅料粉碎物与水混合后的混合液称为“醪”（液），糖化后的醪液称为“糖化醪”，溶解于水的各种干物质（溶质）称为“浸出物”。浸出物由可发酵性和不可发酵性物质两部分组成，糖化过程应尽可能多地将麦芽干物质浸出来，并在酶的作用下进行适度的分解。糊化锅根据是否分出部分糖化醪进行蒸煮来分，将糖化方法分为煮出糖化法和浸出糖化法；使用辅助原料时，要将辅助原料配成醪液，与麦芽醪一起糖化，称为双醪糖化法，按双醪混合后是否分出部分浓醪进行蒸煮又分为双醪煮出糖化法和双醪浸出糖化法。本设计中的糖化方法采用的是双醪二次煮出糖化法。麦芽在糖化锅中进行蛋白质分解，辅助原料大米与一部分麦芽在糊化锅进行糊化和液化然后兑醪，达到所需要的糖化温度。糊化锅中投入大米为总麦芽量的20%，料液比为1：5。糊化醪开始的温度为45～50℃，保温30min，蛋白质分解。缓慢升温至70℃，α-淀粉酶的作用增强，非糖化比例增加。再保温15min，迅速加热至沸，保持煮沸状态20～40min，然后兑入糖化醪中。糖化锅中的料水比为1：3.5。（3）麦汁过滤糖化工序结束后，应在最短时间内，将糖化醪中从原料溶出的物质与不溶性的麦槽分开，以得到澄清的麦汁。本设计中采用的是过滤槽过滤麦汁。淡色啤酒的第一道麦汁过滤后的浓度必须控制在14～16%。第一麦汁滤出后，用水将麦糟中残留的糖液洗出，其所用的水称洗槽用水，洗出的浸出物称第二麦汁。洗槽用水要求温度为75～80℃，洗槽残水浓度为0.5～1.5%。（4）麦汁煮沸和添加酒花麦汁煮沸过程中的变化其作用1、蒸发多余的水分2、破坏酶的活性，终止生物化学变化，固定麦汁组成。3、麦汁灭菌4、浸出酒花中的有效成分5、使蛋白质变性凝固采用的是蒸汽常压煮沸法，为缩短煮沸操作时间，当麦芽汁盖满煮沸锅的加热器后，即开始加热。并在80℃保持30min，让α-淀粉酶将残存的淀粉分解完全。在全部麦芽汁煮沸后，继续煮沸60～90min，并始终保持强烈的翻腾状态，此期间按时添加酒花并经常取样检查煮沸质量。酒花采用三次添加法，在麦汁初沸时，添加全量的10%，防止麦汁起泡沫。间隔二十分钟后，再次添加。在煮沸终了前5～10分钟添加最后一批香型酒花或质量比较好的酒花。（5）麦芽汁的澄清凝固物是在麦汁煮沸过程中由于蛋白质变性凝固和多酚物质不断氧化聚合而形成的，根据析出的温度不同分为热凝固物和冷凝固物。麦芽汁用于发酵前还要去除热凝固物和冷凝固物，也就是麦芽汁的澄清。设计中使用的回旋沉淀槽除去热凝固物。接着用薄板冷却器让麦芽汁冷却，一方面是为了达到发酵温度6～7℃，另一方面使大量的冷凝固物析出。3、啤酒发酵啤酒发酵机理糖类的发酵：啤酒酵母的可发酵性糖和发酵顺序是：葡萄糖＞果糖＞蔗糖＞麦芽糖＞麦芽三糖酵母发酵糖类生成乙醇和CO2的总反应方程式如下：C6H12O6+2ADP+2H3PO42C2H5OH+2CO2+2ATP+113kJ在发酵的过程中，人工培养的酵母将麦芽汁中可发酵的糖份转化为酒精和二氧化碳，生产出啤酒。发酵在八个小时内发生并以加快的速度进行，积聚一种被称作“皱沫”的高密度泡沫。这种泡沫在第3或第4天达到它的最高阶段。从第5天开始，发酵的速度有所减慢，皱沫开始散布在麦芽汁表面，必须将它撇掉。酵母在发酵完麦芽汁中所有可供发酵的物质后，就开始在容器底部形成一层稠状的沉淀物。随之温度逐渐降低，在8~10天后发酵就完全结束了。整个过程中，需要对温度和压力做严格的控制。当然啤酒的不同、生产工艺的不同，导致发酵的时间也不同。通常，贮藏啤酒的发酵过程需要大约6天，淡色啤酒为5天左右。

发酵罐30文库专用4、沉淀发酵结束以后，绝大部分酵母沉淀于罐底。酿酒师们将这部分酵母回收起来以供下一罐使用。除去酵母后，生成物“嫩啤酒”被泵入后发酵罐（或者被称为熟化罐中）。在此，剩余的酵母和不溶性蛋白质进一步沉淀下来，使啤酒的风格逐渐成熟。成熟的时间随啤酒品种的不同而异，一般在7~21天。

5、啤酒过滤啤酒过滤是一个纯物理分离过程，利用过滤前后的压差将待过滤液体从一端推向另一端，穿过过滤介质，发酵液中悬浮的微小粒子被截留下来，滤出的啤酒透明且有光泽。6、包装每一批啤酒在包装前，还会通过严格的理化检验和品酒师感官评定合格后才能送到包装流水线。成品啤酒的包装常有瓶装、听装和桶装几种包装形式。再加上瓶子形状、容量的不同，标签、颈套和瓶盖的不同以及外包装的多样化，从而构成了市场中琳琅满目的啤酒产品。7、分销越是离生产日期近的啤酒，即越是新鲜越是好喝。从酿酒厂生产出来的啤酒，通过运输到分销商处，再从分销商处到零售商处，最后到消费者手中，高效及通畅的分销渠道是确保消费者饮用到新鲜啤酒的保证。3、相关数据表1啤酒生产基础数据表350000t/a啤酒厂糖化车间总热量衡算表

4、设备