啤酒工厂毕业设计

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毕业设计说明书

题目：年产

15万KL-啤酒工厂的初步设计

食品与生物工程系

专业：应用生物技术(微生物工程)

目录

前言??????????????????????2

第一章总论??????????????????3

其次章产品生产方法、工艺流程及技术条件制定??8

第三章发酵车间工艺论证????????????14

第四章全厂物料衡算，水、电、热、冷、气衡算??36

第五章锅炉、电站、空压站、冷冻站的要求及选型?47

第六章、重点设备的设计计算???????????48

第七章啤酒的过滤与罐装????????????49

第八章、卫生和环境的保护及综合利用???????50

附表及

↓冷麦汁↓

酵母、CO2→发酵罐

↓

啤酒过滤机

↓充CO2

清酒罐

↓

灌装机→鲜啤

↓

杀菌机→熟啤2.3技术制定

技术条件的制定是后面的热量衡算、水、电、汽和冷的衡算主依据，应首先进行制定。

2.3.1麦芽－连续增湿粉碎麦芽粉碎

麦芽粉碎常采用的干法粉碎、湿法粉碎、回潮粉碎和连续浸渍增湿粉碎4种方法。（1）干法粉碎是传统的粉碎方法，要求麦芽水分在6%～8%为宜，此时麦粒松脆，便于控制浸麦度，其缺点是粉尘较大，麦皮易碎，简单影响麦芽汁过滤和啤酒的口味和色泽。国内中小啤酒企业普遍采用辊式粉碎机，有对辊、四辊、五辊和六辊之分。

（2）湿法粉碎所谓湿法粉碎，是将麦芽用20～50℃的温水浸泡15～20min，使麦芽含水量达25%～30%之后，再用湿式粉碎机粉碎，之后兑入30～40℃的水调浆，泵入糖化锅。其优点是麦皮比较完整，过滤时间约定缩短，糖化效果好，麦芽汁清亮，对溶解不良的麦芽，可提高浸出率（1%～2%）；缺点是动力消耗大，每吨麦芽粉碎的电耗比干法高20%～30%；另外，由于每次投料麦芽同时浸泡，而粉碎时间不一，使用权其溶解性产生差异，糖化也不均一。

（3）回潮粉碎又叫增湿粉碎，是介于干法、湿法中间的一种方法。是在很短时间里身麦芽通入蒸汽或一定温度的热水，使麦壳增湿，使麦皮具有弹性而不破碎，粉碎时保持相对完整，有利于过滤。而胚乳水分保持不变，利于粉碎。增湿时可用50kPa的干蒸气处理30～40s，增湿0.7%～1.0%。也可用40～50℃的热水，在3～4m的螺旋输送机中喷雾90～120s，增湿1%～2%，增湿后麦皮体积可增加10%～25%。其优点是麦皮而不碎，可加快麦芽汁过滤的速度，减少麦皮有害成分的浸出。蒸汽增湿时，应控制麦温在50℃以下，以免破坏酶的活性。增湿粉碎系20世纪60年代推出的粉碎方法，由于其控制方法及操作比较困难，所以此法增湿粉碎并未普及。（4）连续浸渍增湿粉碎此方法是20世纪80年代德国Steineicher和Happman等公司推出的改进型湿式粉碎机。它将湿法粉碎和增湿粉碎有机地结合起来。已称量的干麦芽先进入一半麦芽暂存仓，然后在加料辊的作用下连续进入浸渍室，用温水浸渍60s，使麦芽水分达到23%～25%，麦皮变得富有弹性，随即进入粉碎机，边喷雾边粉碎，粉碎后落入调浆槽，加水调浆后泵入糖化锅。

由于此法改进了前几种方法的缺点，减轻了辊子负荷，电耗接近干法粉碎，麦芽浸渍时间基本相等，麦芽溶解性一致。这种方法得到的麦芽汁质量高，又节

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约能耗。所以用这种方法粉碎麦芽。

操作要点：将已称量好的干麦芽送入麦芽暂存仓（斗），使其连续流过增湿段。且在1min内流过增湿段，用热水增湿约60s，水温为70℃，使麦芽水分达25%。

2.3.2大米－四辊式粉碎

粉碎得细一些就是了，这有利于糊化和糖化。2.3.3糖化技术

因本厂生产的是淡色啤酒，淡色啤酒的生产宜用复式一次煮出糖化法，又因使用了辅料，要有糊化锅。这也符合复式一次煮出糖化法要求，要有糊化锅。

本设计采用的是复式一次煮出糖化法，其技术与操作如下：

(1)、在糊化锅内先放入50℃的水，料水比为1：5左右，再加适量石膏粉，快速搅拌。然后，放入20%的麦芽粉，再投入大米粉，以1℃/min的速度升温至70℃，保温10min,再在10min内由70℃加热到100℃，并煮沸30min。

(2)、糖化锅中按料水比1:3.5放水，水温应达到蛋白质分解温度50℃，快速搅拌，加适量酸和石膏，利用麦水混合器，将麦芽粉和水进行混合后进入糖化锅，以防麦粉飞扬和结块现象。麦芽质量决定蛋白的分解时间（30～60min）。蛋白休止及糖化期间均不开搅拌器。蛋白分解终止之后，快速搅拌，将煮沸的糊化醪泵入糖化锅进行糖化，一般采用65℃或68℃,也有采用63℃或70℃的.现采用63℃30分钟。醪液pH为5.4~5.6。当碘液反应呈浅紫色，表示糖化已快完全，可放出1/3左右的醪液进入糊化锅，进行其次次煮沸。开搅拌器快速搅拌，将其次次煮沸的醪液兑入糖化锅至78℃，再泵入过滤设备进行过滤。此时pH5.2~5.4，麦槽沉淀快，上层麦芽汁清。图解：

自来水，18℃

料水比1：4料水比1：5

糖化锅热水，50℃糊化锅

50℃60分钟50℃↓20分钟

70℃(10分钟)

↓10分钟63℃30分钟100℃(30分钟)

70℃(30分钟至糖化基本完全)部分醪液（1/3左右）70℃↓10分钟

78℃(终止)100℃

麦芽汁过滤

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2.3.4．麦汁的过滤采用过滤槽法过滤。由于麦芽的粉碎使用了连续浸渍增湿粉碎，得到的麦皮粉碎度很适合此方法的过滤。

2.3.5煮沸

采用新型麦芽汁煮沸系统（Merlin煮沸系统）1）新型麦芽汁煮沸系统的结构

新型煮沸系统结构十分简单，主体设备是名为Merlin的煮沸锅.在锅底安装一个锥形加热面，对麦芽汁进行煮沸和蒸发，旋绕沉重槽安装在Merlin煮沸锅的下面,变可作为麦芽汁暂存槽，另外还需要像传统打出麦芽汁泵一样根据功率发装的一台变频调控泵来完成麦芽汁表面以下的麦芽汁分层.另外，再加上一台酒花添加罐，便构成了完整的Merlin煮沸系统。

新型麦芽汁煮沸系统实际是将煮沸锅和旋绕槽串连起来形成的一个闭合循环系统。麦芽汁被连续地送到双层夹套加热表面，再送到蒸发点,然后送旋绕沉淀槽澄清。如此反复进行,直至煮沸终止。

Merlin的核心结构是对煮沸锅的内加热器做了完全的改造。将原来的列管式内加热器改为圆锥形双层夹套式加热器，锥形加热面分成两个区域，一个加热

2.

面占1/3，另一个加热在占2/3.麦芽汁的加热面积为每吨麦芽汁0.6M与煮沸锅内加器的加热面积一致。2）工艺过程（1）.麦芽汁的预热由旋绕槽(暂存槽)泵送的麦汁被连续地送到双层夹套加热面并送到蒸发点.蒸汽压力1.3×105Pa，锥形加热器内的两个加热带同时加热，每小时循环5-6次，把麦芽汁加热至沸腾的时间为20-30min.这时进入旋绕槽的两个开关开启，麦芽汁进入旋绕沉淀槽澄清。

（2）.麦芽汁的煮沸麦芽汁沸腾后，这时关闭一个加热带，只用一个加热带供热，蒸汽压力8×104-1.1×105Pa。每小时物质刺激次数减少至3-4次。麦芽汁仍送旋绕槽物循环，煮沸35min。沸腾后5min第一次添加酒花，沸腾近终止时其次次添加酒花。

（3）.旋绕沉淀槽静置将蒸汽阀门关闭,中止循环，麦芽汁静置25-30min。（4）.气提阶段澄清后麦芽汁在送往麦芽汁冷却器过程中将麦芽汁中可挥发性的有寄放器物质排出去，同时通过蒸发排除大量潜热,并将其回收加以利用.这时仅开一个加热带，蒸汽压力控制在8.5×104-1.5×105Pa。麦芽汁的流量可根据麦芽汁冷却温度进行调理。3）能量回收煮沸锅在加热，沸腾和气提过程中产生的二次蒸汽连同旋绕沉淀时产生的二次蒸汽经排汽微由蒸汽冷凝器进行热交换。将从麦芽汁预热器出来的78℃热水加热到96℃,送到贮存罐作为能量贮存。再用96℃的热水预热进入煮沸锅的麦芽汁使之温度达到93℃之后通过新型麦芽汁煮沸系统将麦芽汁加热至沸腾。这样，不仅煮沸锅上升的二次蒸汽得到了回收，而且旋绕沉淀槽上升的二次蒸汽也得了回收。

4）新型麦芽汁煮沸系统的特点

（1）有利于改善麦芽汁质量由于麦芽汁层极薄和巨大的加热面，所有对麦芽汁质量不利的物质，均可最大限度地随着蒸汽一起排放出去.根据坦尼克公司提供的报告，较低的煮沸强度，可使12°P麦芽汁的TB值由满锅时的19.8L高到

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38.0;游离DMS由满锅时的372μg/L降到49μg/L，对普通煮沸麦芽汁可凝固性氮同满锅时的47μg/L降至23μg/L，而Merlin煮沸系统麦芽汁可凝固性氮则升高到28mg/L,有利于啤酒的泡持性。

（2）有利于提高啤酒的质量传统煮沸蒸发率为8%左右，而Merlin的蒸发量将为4%。麦芽汁从93℃加热到95℃蒸发量为0.8%，煮沸时蒸发量为1.8%，气特时蒸发量为1.5%,总蒸发量为4.1%~4.5%。由于温温和煮沸避免了高强度时蛋白质的过度凝聚，对啤酒泡持性有积极作用的氮成分得到了保护.这样酿制的啤酒泡持性好，啤酒口味更温柔,酒花香味更明显。

（3）有利于缩短煮沸时间Merlin煮沸系统麦芽汁加热需20~30min,煮沸需35min，总计只需55~65min，比传统的90min缩短了35~25min，每天可保证达到8次.假使将原有设备加以改造,譬如再增加一台旋绕沉淀槽或者缩短旋绕沉淀槽的滞留时间，并且调整泵和薄板冷却器与之匹配，每天可达到12次。（4）有利于节省能源Merlin系统将煮沸锅和旋绕沉淀槽的二次蒸汽全部回收并将热量贮存在能量贮存罐中，用它来预热麦芽汁，与无蒸汽冷凝器热量回收装置的老系统的总蒸发率12%相比，可节省能源近72%。（5）有利于环保.净化环境据斯坦尼克公司提供的资料介绍，使用传统煮沸方

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法，每次糖化将释放出温室气体二氧化碳311kg废气1211m，一氧化碳103g;而使用Merlin煮沸系统，二氧化碳释放量减少到189kg废气减少到735m3，一氧化碳减少到63g可见,Merlin煮沸系统有利于环保和净化环境。

（6）有利于提高经济效益据斯坦尼克公司提供的资料介绍，Merlin煮沸系统可使麦芽汁预热到93℃至沸腾的温岔较小，故所需的能耗低，也可适度减少加热面,降低设备投资。由于采用热能贮存装置，可比不采用热能贮存装置的单位能耗大幅下降。因此，可显著提高产品的经济效。

采用新型麦芽汁煮沸系统（Merlin煮沸系统），加热需30分钟，煮沸需35分钟。

2.3.6．麦汁冷却与充氧

麦汁煮沸后要尽快滤除酒花槽，分开热凝固物，急速降温至发酵温度6—8℃，并给冷麦汁充入溶解氧以利酵母的生长繁殖。

2.4啤酒发酵工艺条件的控制2.4.1发酵周期

发酵同时期由产品类型、质量要求、酵母性、接种量、发酵温度、季节等确定，一般12~14天。寻常，夏季普通啤酒发酵周期较短，优质啤酒发酵周期较长，淡季发酵周期适当延长。所采用的菌种代谢能力强，双乙酰还原快，发酵周期12天足够，现确定为12天。2.4.2酵母接种量

一般根据酵母性能、代数、衰弱状况、产品类型等决定。接种量大小由添加酵母数确定。发酵开始时为（10~20）×106个/ml；发酵旺盛时为（6~7）×107个/ml；排酵母后为（6~8）×106个/ml；0度左右贮酒时为（1.5~3.5）×106个/ml。2.4.3、发酵温度

发酵温度是指主发酵阶段的最高发酵温度。由于传统的原因，啤酒发酵温度远远低于啤酒酵母的最适温度。上面啤酒发酵采用8--22℃，下面啤酒发酵采用7--15C。由于，采用低温发酵可以防止或减少细菌的污染，代射副产物减少，有利于啤酒的风味。

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发酵温度较高，酵母增殖浓度，氨基酸同化率高，PH值降低迅速，高分子蛋白质、多酚和酒花树脂沉淀较多，不但易酿成淡爽型啤酒，而且在一致储酒期可以酿成非生物稳定性好的啤酒。近代，啤酒类型崇尚淡爽，因此，比较喜欢采用较高温度（10--12℃）发酵。好多学者认为，啤酒副产物主要在酵母增殖阶段大量形成，为了使啤酒风味保持原有风味，应当采用较低的接种温度（8--9℃）主发酵最高温度不宜超过12℃。这里确定为10℃。这是由菌种的特性确定的。详细见重点车间论证章。2.4.4、罐压

根据产品类型、麦芽汁浓度、发酵温度和酵母菌种等的不同确定。一般发酵时最高罐压控制在0.07~0.78MPa。一般最高罐压为发酵最高温度值除以100（单位MPa）。过去传统发酵均为敞口式发酵（主），近代不管大罐还是传统发酵池均采用密闭式发酵。为了回收CO2，主发酵采用带压发酵，人们发现绝大多数酵母菌株，在有罐压下发酵，均发现酵母增殖浓度减少，发酵滞缓，减少由于升温所造成的代谢副产物过多的现象，防止产生过量的高级醇、酯类，同时有利于双乙酰的还原，并可以保证酒足饭饱中二氧化碳的含量。啤酒中CO2含量和罐压、温度的关系为：

CO2（%，质量分数）=0.298+0.4p－0.008t式中：p――罐压（压力表读数）（MPa）t――啤酒品温（℃）。2.4.5、满罐时间

从第一批麦芽汁进罐到最终一批麦芽汁进罐所需时间称为满罐时间。满罐时间长，酵母增殖量大，产生代谢副产物a-乙酸乳酸多，双乙酸峰值高，一般在12~24h，最好在20h以内。2.4.6、发酵度

可分为低发酵度、中发酵度、高发酵度和超高发酵度。对于淡色啤酒发酵度的划分为：低发酵度啤酒，其真正发酵度48%~56%；中发酵度啤酒，其真正发酵度59%~63%；高发酵度啤酒，其真正发酵度65%以上，超高发酵度啤酒（干啤酒）其真正发酵度在75%以上。目前国内比较流行发酵度高的淡爽性啤酒。

在发酵过程中，发生一系列的生物化学反应。由于酵母的作用，麦汁中的可发酵性糖降低，其降低的程度可用发酵度表示。发酵度是指随着发酵的进行，麦汁中的比重逐渐下降，亦即浸出物浓度逐渐下降，下降的百分率称为发酵度。发酵度=[(E─E')/E]×100%式中E发酵前麦汁的浓度；E'发酵后的麦汁的浓度。

一般主酵终止，糖度3.5─5.5，PH=4.2─4.4；中等发酵度的啤酒，发酵度为62%─64%。

第三章发酵车间工艺论证

3.1啤酒酵母

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根据酵母在啤酒发酵液中的性状，可将它们分成两大类：上面啤酒酵母(Saccharomycescerevisiae)和下面啤酒酵母(Saccharomycescarlsbergensis)。上面啤酒酵母(Saccharomycescerevisiae)在发酵时，酵母细胞随CO2浮在发酵液面上，发酵终了形成酵母泡盖，即使长时间放置，酵母也很少下沉。下面啤酒酵母(Saccharomycescarlsbergensis)在发酵时，酵母悬浮在发酵液内，在发酵终了时酵母细胞很快凝聚成块并沉积在发酵罐底。依照凝聚力大小，把发酵终了细胞迅速凝聚的酵母，称为凝聚性酵母；而细胞不易凝聚的下面啤酒酵母，称为粉未性酵母。影响细胞凝聚力的因素，除了酵母细胞的细胞壁结构外，外界环境(例如麦芽汁成分、发酵液pH值、酵母排出到发酵液中的CO2量等)也起着十分重要的作用。国内啤酒厂一般都使用下面啤酒酵母生产啤酒。

上面啤酒酵母和下面啤酒酵母，两者在细胞形态、对棉子糖发酵能力、凝聚性以及啤酒发酵温度等方面有明显差异。但当培养组分和培养条件改变时，两种酵母各自的特性也会发生变化。

用于生产上的啤酒酵母，种类繁多。不同的菌株，在形态和生理特性上不一样，在形成双乙酰高峰值和双乙酰还原速度上都有明显区别，造成啤酒风味各异。3.2关于酵母菌株的选择――西德DX1酵母

西德DX1菌种的形态：细胞较小,呈圆形、卵圆形，细胞膜薄，无空泡，细胞核明显，菌落呈乳白色，边缘整齐，表面光滑，潮湿，菌落厚大，生长快。

下面是应用西德DX1酵母的一些数据。关于发酵曲线的确定。

1．用于中试的麦芽汁的成分分析表，如下：项目单位第一锅其次锅原麦汁浓度%10.81210.764--

第三一锅第四锅第五锅10.68810.68810.69215

色度总酸麦芽糖8.558.318.228.45糖比非糖1：0.261：0.261：0.281：0.26PH5.455.355.455.45a-N190190194191糖化时间222324252．双乙酰检验跟踪结果时间11.211.2311.2411.2511.2611.2711.2811.2911.3012.22双乙酰0.060.080.120.160.100.060.050.050.040.03mg/L温度℃11.012.2012.2014.004.004.0000003．糖度的测定时间11.2111.2211.2311.2411.2511.26糖度（BX）满罐10.008.67.704.904.20温度(℃)10.0010.4511.8013.3013.9014.004．酵母数的测定时间11.2211.2311.2411.2511.2611.2711.2811.2911.3012.112.212.312.4酵母数230036004300600025001900190017001200900700700600(万/mL)不出不出不出出牙率374224181377755牙牙牙（%）死亡率＜１＜１＜１＜１＜１＜１＜１＜１＜１＜１＜１＜１＜１（%）5．半成品与成品酒的分析测定时间及酒令12月4日（13天）12月5日测项目半成品成品名称酒精（w/w，%）4.0304.030实际浓度（w/w，%）3.2193.169原麦汁浓度（w/w，%）11.0711.02真正发酵度(%)70.9271.24总酸(100ml所消耗1NNaOHml数)2.252.10色度(EBC单位)7.556.54--

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100ml消耗0.4000.1Niml数100ml消耗2.171NNaOHml数g/100g8.651：0.255.4Mg/l187日210.422.140.422.000.401.920.441.86

PH4.44.5苦味质(BU)3030双乙酰(mg/L)0.030.06CO2(w/w，%)0.05西德DX1酵母试验生产结论

1.DX1酵母的代谢能力强。便于工作双乙酰在发酵温度14℃4天内，就能解决双乙酰还原问题（见表）。双乙酰峰值最高才在0.16mg/l,已经达到了轻工业标准的0.2mg/l（以下）。特别是DX1酵母在0℃保温其间还能尽快还原双乙酰，所以这种酵母在国内是少见的。

2.酵母适应温度的能力强。在中试期间，最高发酵温度达16~17℃，但只要控制好糖度，是不会有什么影响的，而且DX1不受酵母增殖池底部温度低的影响，照样扩培不影响生产。

3.酵母死亡率低.从1～７代酵母的使用状况看，经检查未发现有死酵母，生命力极强。

4.原麦汁浓度提高了。从表可以看出，平均原麦汁浓度10.7%，面最终成品浓度为11.02。仅这项就大有潜力可挖。

5.啤酒发酵度。最高发酵温度14℃4～5天，发酵度达65％以上，特别是成品啤酒发酵度，都能达到麦汁极限发酵度。

６．酵母凝集性强，洒液清，酵母回收最大，使用代数高，锥罐可使用1～9代。

７．啤酒生产周期短，由于酵母代谢能力强，双乙酰还原快，所以发酵期12天足够，设备利用率提高45～50％。

８．啤酒成熟早，口味好。入口利索，给人以安逸感。经生产试验，啤酒质量稳定，且有提高，各项技术理化指标均超过国家标准。该菌种适合大型露天锥开罐以及传统发酵，是一支很有发展前途的优良菌种。所以选用该菌种作为发酵菌种发酵啤酒。其发酵期12天。

3.3啤酒酵母的扩大培养流程

扩大培养是将试验室保存的纯种酵母，逐步增殖，使酵母数量由少到多，直至达到一定数量后，供生产需要的酵母培养过程。西德DX1酵母扩培流程

菌管斜面5mL麦汁管8支(25-27℃3天)50mL麦汁三角瓶(25℃2

天)250mL麦汁三角瓶4支(25℃2天)20升卡氏罐(14℃2天)200升种子罐(14℃2天)720升麦汁增殖罐三个(12℃2天)15吨酵母增殖池(10-12℃2天)82m3锥形罐15吨，温度12℃，3天内追满至68吨。3.4啤酒酵母扩大培养工艺

在无菌室开启原菌试管，挑取1菌耳酵母菌菌落，接入己灭菌的盛有5ml麦芽汁的试管中，共8支试管，每支接1菌耳。接种后塞好棉塞，置25℃恒温箱中培养24h。

a.从上述8支已活化1次的酵母试管中，分别挑取菌液8~10菌耳，接种到盛有5ml已灭菌麦芽汁的另外8支试管中，于25℃可培养24h。接着再重复1次，总共活化3次。

b.将8支试管经3次活化的试管酵母，分别倒入8支盛有50ml灭菌麦芽汁

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的三角瓶中。接种后，瓶口用火焰灭菌，再放入25℃恒温箱中培养24h。用于接种的酵母培养液与麦芽汁体积之比为1:5。c.将上述培养好的酵母种液，分别倒入8个盛有500ml灭菌麦芽汁的1000ml三角瓶中。接种后瓶口用火焰灭菌，然后放入25℃恒温箱中培养24h。酵母种液与麦芽汁体积之比为1:10。培养期间要经常振荡容器，以增加溶解氧。d.将上述培养好的酵母种液，分别倒人4个盛有20L灭菌麦芽汁的卡氏罐中。接种后瓶口用火焰灭菌，然后将三角瓶置于灭菌室在常温下培养24h。酵母菌种液与麦芽汁体积之比为1:10。培养温度比上一次培养要低，目的是让酵母逐步适应低温发酵的要求，但降温幅度不能太大，否则会影响酵母活性。培养期间要经常振荡大三角瓶。

e.在培养室，将上述4个卡氏罐的酵母种液一次倒入1个己灭菌的铝桶内，参与冷麦芽汁160L。酵母种液与麦芽汁体积之比为1：2。在13~14℃下培养24~36h。培养期间要通入无菌空气，以满足酵母细胞对氧气的需求。

f.在上述240L铝桶酵母培养液中，参与480L冷麦芽汁，于12~13℃下继续培养24~36h。酵母种液与麦芽汁体积之比为1:2。

g.将上述720L酵母种液等量倒入3只酵母增殖池内，每缸一次性加麦芽汁到满量480L。培养温度为10~12℃，培养时间24~36h。种液与麦芽汁体积之比为1：2。培养期间要通入无菌空气。

h.将培养好的3只酵母增殖池酵母2180L酵母种子液倒入15T容积的增殖槽中，参与冷麦芽汁4200L，在12℃下培养24h。酵母种子液与麦芽汁体积比为1：2。培养期间要通入无菌空气。

i.将上述酵母培养液倒入83T发酵槽内，参与冷麦芽汁9600L，达到酵母种子液与麦芽汁体积之比为1：2，在7~7.5℃下培养24h，期间通入无菌空气。之后追加冷麦芽汁至满量83T。满槽后转入正常发酵。冷麦芽汁的量与酵母种子液体积之比为1:0.85。主发酵(也称前发酵)6~7天。主发酵终止后，即将发酵液(俗称嫩啤酒)从酒液排出口引入后发酵罐，并完成后发酵，待嫩啤酒排完，应及时回收发酵槽底部的酵母，经过筛和漂洗，得到零代酵母，这种酵母泥即可供生产使用。酵母泥存放的时间不得超过3天，并做到先洗涤的先用。扩大培养后，经过车间生产周转过来的第1次沉淀酵母，称为第一代种子。在正确洗涤和正常发酵条件下，酵母使用代数一般为7~8代。

3.5啤酒发酵

将酵母泥与麦芽汁按1：1进行混合，通入无菌空气，使酵母细胞悬浮并压送到酵母增殖池的麦芽汁中，使麦芽汁与酵母细胞充分地混匀，待满池后再放置12~24h。在长出新酵母细胞和分开去凝固物后，将酵母培养液和新麦芽汁同时添加到发酵罐。

然后采用下部顶CO2泵入大罐，由于其容量较大，常需分批送入麦汁，一般要求在10~18h内装满罐，品温以9℃为宜。装满罐后麦汁即进入发酵阶段。24h后要在锥罐底排放一次冷凝固物和酵母死细胞。5~7d后，当麦汁糖度降到4.8~5.0℃左右时，要封罐让其自升温至12℃，当罐压升到0.08~0.09MPa，糖度降到3.6~3.8℃时，要提高罐压到0.10~0.12MPa，并以0.2~0.3℃/h的速度使罐温降温到5℃，并保持此罐温12~24h，自发酵的第七至八天开始排放酵母。由于罐压较大，排放的酵母不能再回收利用。在发酵接近后期时，在2~3d内继续以0.l℃/h的速度降温，使罐温降至0~l℃，并保持此温7~l0d，且保持罐压0.1MPa，

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啤酒发酵总时间约需21~28d。

啤酒的发酵也遵循微生物的生长规律，低泡期、高泡期、落泡期和泡盖形成期。在啤酒发酵过程中，酵母在厌氧环境中经过糖酵解途径（EMP）将葡萄糖降解成丙酮酸，然后脱羧生成乙醛，后者在乙醇脱氢酶催化下还原成乙醇。在整个啤酒发酵过程中，酵母利用葡萄糖除了产生乙醇和CO2外，还生成乳酸、醋酸、柠檬酸、苹果酸和琥珀酸等有机酸，同时有机酸和低级醇进一步聚合成酯类物质；经过麦芽中所含的蛋白质降解酶将蛋白质降解成胨、肽后，酵母菌自身含有的氧化还原酶继续将低含氮化合物进一步转化成氨基酸和其它低分子物质。这些繁杂的发酵产物决定了啤酒的风味、泡持性、色泽及稳定性等各项指标，使啤酒具有独特的风格。3.6发酵机理

啤酒的生产是依靠纯种啤酒酵母利用麦芽汁中的糖、氨基酸、等可发酵性物质通过一系列的生物化学反应，产生乙醇、二氧化碳及其它代谢副产物，从而得到具有独特风味的低度饮料酒。啤酒发酵过程中主要涉及糖类和含氮物质的转化以及啤酒风味物质的形成等有关基本理论。3.6.1啤酒发酵的基本理论

冷麦芽汁接种啤酒酵母后，发酵即开始进行。啤酒发酵是啤酒酵母体内所含的一系列酶类的作用下，以麦芽汁所含的可发性营养物质为底物而进行的一系列生物化学反应。通过新陈代谢最终得到一定量的酵母菌体和乙醇、CO2以及少量的代谢副产物如高级醇、酯类、连二酮类、酸类和含硫化合物等发酵产物。这些发酵产物影响到啤酒的风味、泡沫性能、色泽、非生物稳定性等理化指标，并形成了啤酒的典型性。啤酒发酵分主发酵（旺盛发酵）和后熟两个阶段。在主发酵阶段，进行酵母的适当繁殖和大部分可发酵性糖的分解，同时形成主要的代谢产物乙醇和高级醇、醛类、双乙酰及前驱物质等代谢副产物。后熟阶段主要进行双乙酰的还原使酒成熟、完成糖的继续发酵和CO2的饱和，使啤酒口味清爽，并促进了啤酒的澄清。

发酵主产物――乙醇的合成途径

麦芽汁中可发酵性糖主要是麦芽糖，还有少量的葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽三糖等。单糖可能直接被酵母吸收而转化为乙醇，寡糖则需要分解为单糖后才能被发酵。由麦芽糖生物合成乙醇的生物途径，总反应式如下：

1/2C12H22O12+1/2H2O→C6H12O6+2ADP+2Pi→2C2H5OH+2CO2+2ATP+226.09kJ麦芽糖葡萄糖乙醇

理论上每100g葡萄糖发酵后可以生成51.14g乙醇和48.86gCO2。实际上，只有96%的糖发酵为乙醇和CO2，2.5%生成其它代谢副产物，1.5%用于合成菌体。发酵过程是糖的分解代谢过程，是放能反应。每1mol葡萄糖发酵后释放的总能量为226.09mol，其中有61mol以ATP的形式贮存下来，其余则以热的形式释放出来，因此发酵过程中必需及时冷却，避免发酵温度过高。

葡萄糖的乙醇发酵过程共有12步生物化学反应，具体可分为4个阶段：

第一阶段：葡萄糖磷酸化生成己糖磷酸酯。

葡萄糖经磷酸化，生成1,6-二磷酸果糖，此阶段包括3步反应：葡萄糖的磷酸化、异构化和磷酸果糖的磷酸化作用。

（1）葡萄糖的磷酸化――6-磷酸葡萄糖的生成。葡萄糖进入酵母细胞后，在己糖激酶的催化下，先经磷酸化作用，由ATP供给磷酸基和能量，生成6-磷酸葡

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原形成糠醛，使其含量下降。研究说明，糠醛的增加与羰基化合物(主要是醛类)的增加是平行的,因此糠醛含量的变化可表示出影响风味的羰基化合物的变化。反-2-壬烯醛的形成是啤酒老化的主要原因之一，生成机理是酯类和游离脂肪酸的酶促和非酶促氧化。糖化时发生的不饱和脂肪酸的氧化是最重要的反应，从而

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导致反-2-壬烯醛的形成。反-2-壬烯醛的阀值为1×10，测定麦芽汁过滤后的反-2-壬烯醛的含量可以预见啤酒的非生物稳定性。啤酒中多数不饱和醛类构成啤酒氧化和老化味，产生多种不良气味。氧和氧化作用是造成啤酒老化的主要原因，因此啤酒整个生产过程中都要避免或减少酶促或非酶促的氧化反应。3.6.9酸类

啤酒中的酸类约有100种，可分为不挥发酸、低挥发酸和挥发酸。不挥发酸主要有乳酸、琥珀酸、柠檬酸、延胡索酸、丙酮酸、焦谷氨酸、草酸、酒石酸、乙醛酸、异柠檬酸和α-酮戊二酸；低挥发酸有丙酸、丁酸、异丁酸、戊酸、己酸、辛酸等；挥发酸有甲酸和乙酸。

酸是啤酒主要的呈味物质，所谓“无酸不成酒〞。啤酒中的酸类及其盐类决定啤酒的PH和总酸含量。适量的酸赋予啤酒温柔和清爽的口感，同时为重要的缓冲物质控制啤酒的PH。缺少酸类，啤酒口感呆滞、粘稠、不爽口；过量的酸会使啤酒口感粗糙、不温柔、不协调。啤酒中有机酸的种类和含量是判断啤酒发酵是否正常和是否污染产酸菌的标志。啤酒中的总酸来自麦芽等原料、糖化发酵的反应产物、水和工艺外加酸(乳酸、磷酸或盐酸)(目的是调理PH，在糖化、洗糟水中和麦芽汁煮沸时添加)。麦芽或麦芽汁中的酶解酸主要来自大麦中植酸钙镁盐被麦芽中的磷酸酶水解得到磷酸或酸性磷酸盐，此外磷脂和卵磷脂被甘油磷酸酶分解得到磷酸，与支链淀粉结合的磷酸酯经淀粉磷酸酶水解；蛋白质水解得到的氨基酸被利用后的形成的羟基酸；糖类有氧呼吸的中间产物(有机酸等)。麦芽汁中的主要酸为磷酸盐。啤酒发酵期间形成的有机酸主要是酮酸、羟酸、二元羧酸、三元羧酸和脂肪酸。

丙酮酸是糖代谢的中间产物，是酵母体内代谢的汇集点，随着发酵的进行并酮酸含量逐步降低；α-酮戊二酸主要来自酵母利用氨基酸为氮源时脱氨后产生的，少量来自于含氮不足时TCA循环分支代谢。啤酒发酵中，α-酮戊二酸水平变化很小，含量在6~64mg/L;乳酸是啤酒酵母正常发酵时丙酮酸在乳酸脱氢酶催化下得到的.由于酵母乳酸脱氢酶活性远低于乳酸菌和野生酵母,正常啤酒中仅形成40~120mg/L。如麦芽汁含糖量过高或缺乏硫胺素，可导致酵母产乳酸量增加。

若啤酒乳酸含量超过极限值400mg/L,可以确定污染了乳酸菌;琥珀酸是乙醇发酵中产生量最大的非挥发酸,对啤酒风味有较大的影响.琥珀酸含量高低与发酵液中谷氨酸含量有关。啤酒中琥珀酸含量一般为36~180mg/L,采用高比例辅料大戊酸、异丁酸等。其中含量最多的是乙酸，其对啤酒风味影响较大。一般啤酒酵母只能形成少量的乙酸，若发酵前期污染野生酵母、醋酸菌或发酵后期污染异型乳酸菌，就会产生少量的乙酸，影响啤酒风味。啤酒中挥发酸控制标准为80mg/L,假使超过100mg/L就可判断为明显发酵污染.此外苹果酸、柠檬酸、异柠檬酸和谷氨酸来源于麦芽；琥珀酸、乳酸和焦谷氨酸来自于麦芽汁煮沸和啤酒发酵过程；啤酒酵母自溶导致重链脂肪酸如丁酸、异戊酸、已酸、辛酸和kui酸含量增加，对啤酒风味影响很大。

啤酒在发酵期间可增加滴定酸0.9~1.2ml(1mol/LNaOH),发酵产酸量受到麦芽汁总酸量的负影响,麦芽汁总酸越高,发酵产酸越少。要控制啤酒总酸必需先要

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控制麦芽汁总酸，糖化时由于水的碱度大，可调理PH往往要加大量调理酸，会造成啤酒风味单调或出现明显的酸味。GB4927-2023规定10.1~14.0°P淡色啤酒，总酸≤2.6ml/100ml。对于有些啤酒总酸基本正常﹝2.2~2.3ml/﹙1mol/LNaOH/100ml﹚﹞，但饮用时酸刺激强，有酸味，其原因除总酸过高外，主要是挥发酸太高造成的。啤酒挥发酸>100mg/L就说明啤酒已经酸败。3.6.10含硫化合物

啤酒中含硫化合物分挥发性和非挥发性两类，前者占啤酒中含硫化合物的1%，后者则包括无极硫化物和含硫氨基酸，是挥发性含硫化合物的前驱物质。啤酒中的含硫化合物主要来自麦芽、辅料、酒花、酿造用水和酵母的硫代谢。啤酒中多数挥发性含硫化合物是低阀值的强风味物质，对啤酒风味影响很大，特别是低分子质量的含硫化合物的影响更大。影响比较大的含硫化合物有二甲硫(DMSO),进入麦芽汁带入啤酒,经酵母还原为二甲硫,二甲硫随煮沸蒸汽挥发掉,但在旋绕沉淀槽中热解产生的二甲硫不能完全排除而最终进入啤酒,DMSP经酵母同化为二甲硫;其次条途径是在煮沸锅中S-甲基蛋氨酸氧化为二甲基砜(DMSO),进入麦芽汁带入啤酒,经酵母还原为二甲硫。制麦工艺对啤酒中二甲硫含量的影响超过发酵条件的影响。限制蛋氨酸的发酵、控制麦芽汁中的α-氨基酸含量、抑制二甲基亚砜的还原酶、麦芽汁对流蒸发等可以减少二甲硫的含量。麦芽汁污染细菌直接产生二甲硫，二甲硫最高可达200μg/L以上。杀菌和贮藏过程中S-甲基蛋氨酸仍会转化为二甲硫。

SO2可与羰基结发合生成中性风味组分，延迟啤酒风味的老化，较高含量的SO2

可改善啤酒的稳定性。啤酒中SO2来源于酿造过程中含硫化合物的添加及酵母对硫酸盐的还原和含硫氨基酸的发酵副产物，贮酒和装瓶后，游离SO2与醛、酮、糖等结合形成不挥发性含硫化合物，不影响啤酒口味。为改善啤酒的口味稳定性，生产中在糖化和滤酒时添加亚硫酸氢钠、亚硫酸、液体SO2等，但添加量不能超过20mg/L,最好在8~10mg/L.

麦芽枯燥、麦芽汁煮沸时，含硫氨基酸经分解和美拉德反应产生大量H2S绝大部分由酵母代谢产生，主要是胱氨酸、半胱氨酸通过脱巯基酶作用产生的。生成量与酵母特性、麦芽汁中含硫氨基酸和发酵程度有关。啤酒中H2S阀值为5~10μg/L,当啤酒中H2S>10μg/L时啤酒有生青味,H2S>50μg/L时有臭鸡蛋味,用CO2洗涤可降低挥发性含硫化合物含量。

此外啤酒暴露于350~500nm日光下会产生光解物质3-甲基-2丁烯-1-硫醇(MBT),此物质有硫臭味,风味阀值在0.1×10-9以下，是由酒花苦味物质α-酸经光敏感型的核黄素的光解作用长生的。假使采用四氢或六氢酒花浸膏，就不会产生光解作用。用异构化的异α-酸比用酒花提取物能更好地防止光对啤酒风味的影响，同时又达到所要求的苦味。3.7主发酵的工艺操作与技术要求

冷却后的麦芽汁添加酵母以后,便于工作是发酵的开始,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，开始在麦芽汁充氧的条件下，恢复其生理活性，以麦芽汁中的氨基酸为主要的氮源，可发酵母糖为主要的碳源，进行呼吸作用，并从中获取能量而发生繁殖，并同时产生一系列的代谢副产物，此后便在无氧的条件下进行酒精发酵。酵母发酵过程主要有：

（1）酵母恢复阶段酵母细胞膜的主要组成物质是甾醇，当酵母在上一轮繁殖完毕后，甾醇含量降的很低，因此当酵母再次接种的时候，首先要合成甾醇，

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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贮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，即所谓的酵母中止期。一旦细胞膜形成，恢复渗透性，营养物质进入，酵母马上吸收糖类提供的能量，肝糖再行积累，供下一次接种使用。

（2）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。

（3）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→麦芽三糖3.7.1主酵过程

根据发酵液表面现象的不同，可以将整个主发酵过程分为5个阶段。

（1）酵母繁殖期麦芽汁添加酵母8~16h后，液面出现CO2气泡，逐渐形成白色、乳脂状泡沫。酵母繁殖20h左右，即转入主发酵母池。若麦芽汁添加酵母16h后还未起泡沫，可能是接种温度或室温太低、酵母衰、酵母添加量不足、麦芽汁溶解氧含量不足或麦芽汁中含氮物质不足等原因造成。应根据具体原因进行补救。

（2）起泡期换池4~5h后，在麦芽汁表面逐渐出现更多的泡沫，由四周渐渐涌向中间，外观纯洁细腻，厚而紧凑，形如菜花状。此时发酵温度每天上升0.5~0.8℃,耗糖0.3～0.5°P，维持时间1～2d。

（3）高泡期发酵3d后，泡沫增高，形成卷曲状隆起，高达25～30cm，并因酒花树脂和蛋白质-单宁复合物沉淀的析出而逐渐转变为黄棕色，此为发酵旺盛期，热量大量释放，需要及时降温。降温应缓慢进行，否则会引起酵母早期沉淀，影响正常发酵。每天降糖1.5°P左右，维持时间一般为2～3d。

（4）落泡期发酵5d以后，发酵力逐渐减弱，CO2气泡减少，泡沫回缩，析出物增多，泡沫由黄棕色变为棕褐色。发酵液每天温度下降0.5℃，耗糖0.5～0.8°P，一般维持时间2d左右。

（５）泡盖形成期发酵7～8d，酵母大部分沉淀，泡沫回缩，形成一层褐色苦味的泡盖，集中在液面。每日耗糖0.5～0.2°P，控制降温0.5℃/d左右，下酒品温应在4.0～5.5℃。3.7.2技术要求

（1）主发酵温度啤酒发酵是采用变温发酵，发酵温度是指主发酵阶段的最高温度。由于传统原因，啤酒发酵温度远远低于啤酒酵母最适生长温度（25~28℃）。上面啤酒发酵温度为18~22℃，下面啤酒发酵温度为7~15℃。采用低温发酵工艺的主发酵起始温度为5～7℃，一般6.5～7℃。发酵最高温度因菌种不同和麦芽汁成分不同而不同，一般在8～10℃。温度偏低，有利于降低发酵副产物的生成量，a-乙酰乳酸的形成量减少，双乙酰、高级醇、乙醛、H2S和二甲硫（DMS）的生成量也减少，设备利用率高，比较经济。若使用高比辅料大米，温度高就会产生较多的高级醇、酯类，对啤酒质量有明显影响。温度高酵母简单衰弱，同时简单污染杂菌。

（2）糖度每批麦芽汁都要取样测定最终发酵度和最终糖度。发酵期间要取第三天的发酵液（高泡酒），放在避光处，室温下发酵3d，每天摇动一次，3d后测其糖度。主发酵终止时应剩余可发酵糖1.5%,以供酵母在后发酵时使用。对于酒外观发酵度为2.4°P,因此下酒糖度则为2.4%+1.5%=3.9(%),下酒外观发酵度为

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（12-3.9）/12×100%=67.5。

（3）发酵时间发酵时间的长短，发酵温度的高低，与麦芽汁成分、酵母发酵力和还原双乙酰能力有关。在酵母菌种、麦芽汁成分和一定的发酵度要求下，发酵时间主要取决于发酵温度。发酵温度底，则发酵时间长，反之则时间短。低温长时间的主发酵可使发酵液均衡发酵，pH下降缓慢，酒花树脂与蛋白质微量析出而使啤酒醇和，香味好，泡沫细腻持久。由于CO2的抑制酵母繁殖的作用使酵母繁殖量减少，代谢副产物也会减少。3.8酵母的回收

锥形罐子发酵法酵母的回收方法不同于传统发酵，主要区别有：回收时间不定，可以在啤酒降温到6～7℃以后随时排放酵母，而传统发酵只能在发酵终止后才能进行：回收的温度不固定，可以在6～7℃下进行，也可以在3～4℃或0～1℃下进行：回收的次数不固定，锥形罐回收酵母可以分几次进行，主要是根据实际需要屡屡进行回收，回收的方式不同，一般采用酵母回收泵和计量装、加压与充氧装置，同时配备酵母罐且体积较大，可容纳几个罐回收的酵母（一致或相近代数）；贮存方式不同，锥形罐一般不进行酵母洗涤，贮存温度可以调理，贮存条件较好。

一般状况下，发酵终止温度降到6～7℃以下时应及时回收酵母。若酵母回收有及时，锥底的酵母将很快出现“自深〞。回收酵母前锥底阀门要用75％（体积分数）的酒精溶液棉球灭菌，回收或添加酵母的管路要定期用85℃NaOH（俗称火大碱）溶液洗涤20min；管路每次使用前先通85度的热水30min、0.25%的消毒液（H2O2等）10min；管路使用后，先用清水冲洗5min，再用85℃的热水灭菌20min。

酵母使用代数越多，厌氧菌的污染一般都会增加，酵母使用代数最好不要超过4代。对厌氧菌污染的酵母不要回收，最好做灭菌处理后再排放。

回收酵母时注意：要缓慢回收，防止酵母在压力突然降低造成酵母细胞破碎，最好适当血压；要除去上、下层酵母，回收中层强壮酵母；酵母回收后贮存温度2~4℃，贮存时间不要超过3d。

酵母泥回收后，要及时添加2~3倍的0.5~2.5℃的无菌水稀释，经80~100目的酵母筛过滤除去杂质，每天洗涤2~2.5次。若回收酵母泥污染菌可以进行酸洗：食用级磷酸，用无菌水稀释调制Ph2.2~2.5，搅拌均匀后静置3h以上，倾去上层酸水即可投入使用。经过酸洗后，可以杀灭99%以上的细菌。

酵母使用代数：有人研究发现，在同样的条件下，2代酵母的发酵周期较长，但是降糖、还原又乙酰的能力较好；3代酵母在发酵周期、降糖、还原双乙酰能力等方面最好，酵母活性最强；4代酵母以后，发酵周期逐渐延长，酵母的降糖能力和双乙酰还原能力也逐渐下降，产品质量将变差。

假使麦芽汁的营养丰富（α-氨基酸含量高,大于180ml/L），回收酵母的活性高，而麦芽汁营养缺乏时，回收的酵母活性差，对下一轮的发酵和啤酒质量有明显影响。

回收酵母泥时用0.01%的美蓝染色测定酵母死亡率，若死亡率超过10%就不能再使用，一般回收酵母死亡率应在5%以下。3.9CO2的回收

CO2是啤酒生产的重要副产物，根据理论计算，每1kg麦芽糖发酵后可以产生0.514kg的CO2，每1kg葡萄糖可以产生0.489kg的CO2，实际发酵时前1~2d的

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CO2不纯，不能回收，CO2的实际回收率仅为理论值的45%~70%。经验数据为，啤酒生产过程中每百升麦芽汁实际回收CO2为2~2.2kg。CO2回收和使用工艺流程为：

CO2收集→洗涤→压缩→枯燥→净化→液化和贮存→气化→使用

收集CO2发酵1天后，检查排出CO2的纯度为99%~99.5%以上，CO2的压力为100~150kPa，经过泡沫捕集器和水洗塔除去泡沫和微量酒精及发酵副产物，不断送入橡皮气囊，使CO2回收设备连续均衡运转。

洗涤CO2进入水洗塔逆流而上，水则由上喷淋而下。有些还配备高锰酸钾洗涤器，能除去气体中的有机杂质。

压缩水洗后的CO2气体被无油润滑CO2压缩机2级压缩。第一级压缩到0.3MPa（表压），冷凝到45度；第2级压缩到1.5~1.8MPa（表压），冷凝到45度。枯燥经过2级压缩后的CO2气体（约1.8MPa），进入1台枯燥器，器内装有硅胶或分子筛，可以去除CO2中的水蒸气，防止结冰。也有把枯燥放在净化操作后的。

净化经过枯燥的CO2，再经过1台活性过滤器净化。器内装有活性炭，清除CO2气体中的微细杂质和异味。要求2台并联，其中1台再生备用，内有电热装置，有的用蒸汽再生，要求应在37h内再生一次。

液化和贮存CO2气体被枯燥和净化后，通过列管式CO2净化器。列管内滚动的CO2气体冷凝到－15度以下时，转变成－27度、1.5MPa液体CO2，进入贮罐，列管外滚动的冷媒R22蒸发后吸入致冷机。

气化液态CO2的贮罐压力为1.45MPa（1.4~1.5MPa），通过蒸汽加热蒸发装置，使液体CO2转变为气体CO2，输送到各个用气电。回收的CO2纯度要大于99.8％（体积分数），其中水的含量为0.05%，油的最高含量为5mg/L，剩余气休的最高含量为0.2%，将CO2溶于不能出现不愉快的味道和气味。

3.10锥形罐的清洗与消毒在啤酒生产中，卫生管理至关重要。生产环节中清洗和消毒杀菌不严格所带来的直接后果是：轻度污染使啤酒口感差，保鲜期短，质量低劣；严重污染可使啤酒酸败和报废。

发酵大罐的微生物控制啤酒发酵是纯粹啤酒酵母发酵，发酵过程中的有害微生物的污染是通过麦芽汁冷却操作、输送管道、阀门、接种酵母、发酵空罐等途径传播的，而发酵空罐则是最大的污染源。因此，必需对啤酒发酵罐进行洗涤及消毒杀菌。根据微生物对氧的需求状况可以把杂菌分为3种不同类型：专性好氧菌、兼性菌和专性厌氧菌。啤酒发酵前期，由于啤酒酵母占绝对优势，好氧菌相对受到抑制，因此对啤酒口感影响及腐败的原因主要是由发酵后期的厌氧菌引起的，主要是属于革兰氏阳性菌的球状及杆状细菌，如啤酒巨型球菌、嗜啤酒果胶杆菌和部分大肠菌群，这些有害微生物会使啤酒产生芹菜味、纸板味、果香味等异香异味或者使啤酒变酸、混浊。在实践中，、仅对大罐洗涤残水进行常规细菌培养，认为洗涤合格，但做厌氧菌培养可能会不合格。因此应定期做厌氧菌检查，确保大罐洗涤合格。一般大罐洗涤残水细菌总数控制在5个/ml以下，有的控制在0~2个/ml。但必需保证批批微检，且每周应做一次厌氧菌检测。杀菌剂的选择设备、方法、杀菌剂对大罐洗涤质量起着决定作用，而选择经济、高效、安全的消毒杀菌剂则是关键。目前，我国大多数啤酒厂采用的杀菌剂大致有ClO2、双氧水、过氧乙酸、甲醛等，使用效果最好的是ClO2。

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洗涤方法的选择

清水－碱水－清水这种方法是比较原始的洗涤方法，目前在中小型啤酒厂中使用较多，虽然洗涤成本低，但不能充分杀死所有微生物，而且会对啤酒口感带不影响。也有采用定期用甲醛洗涤杀菌，但并担忧全。

清水－碱水－清水－杀菌剂（ClO2、过氧乙酸、双氧水）一般认为上述三种消毒剂最终分解产物无毒副作用，洗涤后不必冲洗。采用此种方法的厂家较多，其啤酒质量特别是口感、保鲜期会比第一种方法提高一个档次。

清水－碱水－清水－消毒剂－无菌水有的厂家认为这种方法对微生物控制比较安全，又可能避免万一消毒剂残留而带来的副作用，但假使无菌水细菌控制不合格也会带来大罐重复污染。

清水－稀酸－清水－碱水－清水－杀菌剂－无菌水此种方法被认为是比较理想的洗涤方法。通过对长期使用的大罐内壁的检查，可以发现黏附有由草酸钙、磷酸钙和有机物组成的啤酒石，先用稀酸（磷酸、硝酸、硫酸）除去啤酒石，再进行洗涤和消毒杀菌，这样会对啤酒质量有利。

3.11高浓度麦芽汁发酵法

高浓度麦芽汁发酵法是目前国际上广泛采用的啤酒生产技术。即在麦芽汁制备时先酿造高浓度麦芽汁，按要求的稀释比例均匀添加稀释用水，并充分混合制成稀释啤酒。该法的最大优点是在不增加设备的基础上大幅度提高产量，提高设备利用率并且可以降低生产成本，提高啤酒的风味和非生物稳定性。不足是糖化的原料利用率低、酒花利用率低。稀释的方法有三种：麦芽汁稀释（高浓度糖化、稀释后再进行正常发酵）、前稀释（高浓度糖化、发酵，后发酵时稀释）、后稀释（啤酒发酵、贮酒终止后稀释）。稀释越向后，经济效益越高，但对稀释用水的要求更高。

当今啤酒行业的发展日趋垄断化、大型化、集团化，旺季销售量的猛增、啤酒浓度的逐步淡化和多样化、啤酒风味的淡爽化的新鲜纯净感等，这些都对高浓酿造法注入了巨大的活力。

世界上65%的啤酒采用高浓稀释工艺生产，对一种特定的工艺而言，这一百分数十分可观。高浓酿造与传统啤酒生产之间主要的区别是麦芽汁浓度远高于11~12°P，如此高的浸出物浓度在发酵过程中保持不变，灌装胶再用脱氧水稀释到销售啤酒的原麦芽汁浓度。通过高浓稀释工艺水平成品啤酒中的原麦芽汁浓度和酒精度可以更加确凿。它可以在不增加糖化、发酵、贮酒甚至啤酒澄清设备的条件下提高啤酒的产量。

高浓度酿造原麦芽汁浓度一般控制在14%~15%，不要超过16%，否则易出现降低原料利用率、增加折算总损失、发酵代谢产物变异等问题。比例过大会使啤酒口味淡薄，有水味，CO2的含量简单偏低；比例过小，达不到增产效果。原则上稀释的比例应控制在水与啤酒之比不超过1：3，亦即稀释用水量占混合后啤酒总量的25%左右，稀释率为33.3%。也有的厂认为啤酒稀释前后的麦芽汁浓度以相差2.8%~3.0%为宜。如生产11°P的啤酒，则采用高浓度麦芽汁的浓度为13.8%~14%。

加水比=高浓度啤酒浓度－成品啤酒浓度／成品啤酒浓度综上所述，确定采用后稀释法生产啤酒。

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第四章全厂物料衡算，水、电、热、冷、气衡算

4.1全厂物料衡算

4.1.1．啤酒生产基础数据项目名称百分比原料利用率98．5项目原料配比名称麦芽百分比75大米25定冷却损失7．5额麦芽水分6发酵损失1．6指啤酒损失率（标大米水分13过滤损失1．5对热麦芽汁）无水麦芽浸出率80装瓶损失2．0无水大米浸出率95总损失12．6根据上表，首先对100KG原料生产12度淡色啤酒的物料计算，然后进行100L12度淡色啤酒的物料衡算，最终进行15万KL啤酒厂糖化车间物料平衡计算。

4.1.2．100KG原料（75%麦芽，25%大米）生产12度淡色啤酒的物料衡算（1）热麦汁量据上表可得到原料收得率分别为：麦芽收率为：0.80（100－6）/100=75.2％大米收率为：0.95（100-13）/100=82.65%混合原料收得率为：（0.75×75.2%+0.25×82.65%）98.5%=75.91%由上述可知，100KG混合原料可制得12度热麦汁量为：（75.91/12）×100=632.58(KG)--

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又知12度麦汁在20摄氏度时的相对密度为1.084，而100摄氏度热麦汁比20摄氏度时的麦汁体积增加1.04倍，故热麦汁（100摄氏度）体积为：（632.58/1.084）×1.04=607(L)(2）冷麦汁量为：607×（1－0.075）＝561.5(L)（3）发酵液量为：561.5×（1-0.016）=552.5(L)（4）过滤酒量为：552.5×（1-0.015）=544.2(L)(5)成品啤酒量为：544.2×（1-0.02）=533.3(L)4.1.3．生产100L12度淡色啤酒的物料衡算

根据上述衡算结果可知，100KG混合原料可生产12度成品啤酒533.3L，故可得出下述结果：

（1）生产100L12度淡色啤酒需要耗混合原料量为：（100/533.3）×100=18.75(kg)(2)麦芽耗用量为：

18.75×75％＝14.06(kg)(3)大米耗用量为：

18.75-14.06=4.69(kg)

(4)酒花用量对淡色啤酒，热麦汁中参与的酒花量为0.2%，故酒花耗用量为：（607/533.3）×100×0.2%＝0.228(kg)（5）热麦汁量为：

（607/533.3）×100=113.8(L)（6）冷麦汁量为：

（561.5/533.3）×100=105.3(L)

（7）湿糖化糟量设排出的湿麦糟水分含量为80%，则湿度糟量为：

[（1-0.06）（100-80）/（100-80）]×14.06=13.21(KG)

而湿大米槽量为：

[（1-0.13）（100-95）/（100-80）]*4.69=1.02(KG)

故湿糖化糟量为：13.21+1.02=14.23(kg)（8）酒花槽量设麦汁煮沸过程干酒花浸出率为40%，且酒花糟水分含量为80%，则酒花糟量为：

[（100-40）/（100-80）]×0.228=0.684(kg)

4.1.4、15万KL/年产12度淡色啤酒糖化车间物料衡算表

按年生产300天计算。3-7月份是生产旺季，设共生产150天，又设旺季每天最高糖化3次，淡季每天最高糖化2次，每年总糖化次数为750。由此可算出每次投料量及其它项目的物料平衡。

把前述的有关啤酒糖化间的三项物料衡算计算结果，整理成物料衡算表，如下表所示。名称单位对100KG100L12度糖化一次15万KL/混合原料淡色啤酒定额量年啤酒生产混合原料麦芽kgkg1007518.7514.062890521678.721.75×10616.26×106--37

大米酒花热麦汁冷麦汁湿糖化糟湿酒花槽发酵液过滤酒成品啤酒kgkgLLkgkgLLL254.697226.3455.352276312105582037813662071892040822000005.42×1063.41×1051.71×1081.58×1015..26×1061.025×1061.55×1081.53×1081.5×10861.210.228607561．513.211.02552．5544.2533.3113.8105.313.210.684103.6102.11004.2全厂热、冷、汽、水衡算4.2.1热平衡的计算糖化车间

工艺流程示意图如下，其中的投料量为糖化一次的用料量，计算依据是上面的物料平衡表。

自来水，18℃

料水比1：3.5料水比1：4.5

糖化锅热水，50℃糊化锅50℃60分钟50℃↓20分钟70℃(10分钟)↓10分钟63℃30分钟100℃(30分钟)

70℃(30分钟至糖化基本完全)部分醪液（1/3左右）70℃↓10分钟78℃(终止)100℃

麦芽汁过滤

复式一次煮出糖化法曲线：

--38

温度/℃100煮沸加热100度大米醪液煮沸醪液70剩余醪液

5030306090120150180210240时间/min

以下对糖化过程各步操作的热量进行计算:㈠糖化用水耗热量Q1

根据工艺，糊化锅加水量为：

G1=(7226.3＋11445.26)×4.5=30922.02(kg)式中,7226.3为糖化一次大米粉量,1445.26为糊化锅参与的麦芽粉量(为大米量的20%).

而糖化锅加水量为:

G2=20233.44×3.5=70817.04(kg)

式中,20233.44为糖化一次糖化锅投入的麦芽粉量,即21678.7－1445.26=20233.44(kg).

而21678.7为糖化一次麦芽定额量.

故糖化总用水量为:30922.02＋70817.04=109839.06(kg)

自来水平均温度取t1=18℃,而糖化配料用水温度t2=50℃,故耗热量为:Q1=(G1+G2)Cw(t2－t1)=109839.06×4.18×32=14692072.67(kJ)Cw－水的比热等于1cal·g-1℃-1(即4.1868×103J·kj-1·K-1)㈡第一次米醪煮沸耗热量Q2由糖化工艺流程可知,Q2=Q’2＋Q〞2＋Q’’’2

1.糊化锅内米醪由初温t0加热至100℃耗热Q’2Q’2＝G米醪C米醪(100－t0)

⑴计算米醪的比热容C米醪根据经验公式C谷物=0.01﹝﹙100－W﹚co+4.18W﹞进行计算。式中W为含水百分率;co为绝对谷物比热容,取co=1.55kJ/(kg.K)C麦芽=0.01﹝﹙100－6﹚1.55+4.18×6﹞=1.71﹝kJ/(kg.K)﹞C大米=0.01﹝﹙100－13﹚1.55+4.18×13﹞=1.89﹝kJ/(kg.K)﹞G大米C大米+G麦芽C麦芽+G1CW

C米醪=G大米+G麦芽+G1

--

39

7226.3×1.89+1445.26×1.71+39022.02×4.18＝7226.7+1445.26+39022.02

＝3.76﹝kJ/(kg.K)﹞

⑵米醪的初温t0，原料的初温为18℃，而热水为50℃G米醪＝G1＋7226.3＋1445.26＝47693.6(kg)(G大米C大米+G麦芽C麦芽)×18+G1CW×50

则t0＝G米醪C米醪8445922

＝＝47℃179328

⑶把上述结果代回,得Q’2＝47693.6×3.76×(100－47)=9504380.6(kJ)2.煮沸过程蒸汽带出的热量Q〞2

煮沸的时间是30min,蒸发强度每小时5%,则蒸发水分量为:V1=G米醪×5%×30÷60=1192.34(kg)

故Q〞2=V1I=1192.34×2257.2=2691349.85(kJ)

式中,I为煮沸温度(约为100℃)下水的汽化潜热(kJ/kg)3.热损失Q’’’2

米醪升温柔第一次煮沸过程的热损失约为前二次耗热量的15%,即Q’’’2=15%(Q’2＋Q〞2)4由上述结果得:

Q2=1.15(Q’2＋Q〞2)=14025090.02(kJ)

㈢其次次煮沸前混合醪升温至70℃的耗热量Q3

按糖化工艺,来自糊化锅的煮沸的米醪与糖化锅中的麦醪混合后温度应为63℃,故混合前米醪先从100℃冷却到中间温度t1糖化锅中麦糟的初温t麦醪

已知麦芽粉这温为18℃，用50℃的热水配料，G麦醪=20233.44+70817.04=91050.48(kg)麦醪的比比热容

G麦芽c麦芽+G2cW20233.44×1.71+70817.04×4.18

c麦醪＝==3.63kJ/(kg.K)﹞

G麦芽+G220233.44+70817.04

则麦醪温度为:

G麦芽c麦芽×18+G2CW×5020233.44×1.71×18+70817.04×4.18×50t麦醪＝＝G麦醪c麦醪91050.48×3.63

＝46.67(℃)

2.根据热量衡算,且忽略热损失,米醪与麦醪并合前后的焓不变,G混合=G麦醪+G米醪=91050.48+47693.6=138744.08(kg)混合醪的比热容G麦醪c麦醪+G米醪c米醪

c混合==3.67﹝kJ/(kg.K)﹞

--

40

G麦醪+G米醪t混合=63℃

则米醪的中间温度为:

G混合c混合t混合－G麦醪c麦醪t麦醪138744.08×3.67×63－91050.48×3.63×46.67

t＝＝G’米醪C米醪47693.6×3.76

=93℃

因此温度比煮沸温度只低7℃，考虑到米醪由糊化锅到糖化锅输送过程的热损失，可不必加中间冷却器。

3．Q3=G混合c混合(70－63)=138744.08×3.67×7=3564335.4(kJ)

(四)其次次煮沸混合醪的耗热量Q4由糖化工艺流程可知：

Q4=Q’4+Q’’4+Q’’’4

1.混合醪升温至沸腾所耗热量Q’4⑴经第一次煮沸后米醪量为:

G’米醪=G米醪－V1=47693.6－1192.34=46501.26(kg)糖化锅的麦芽醪量为:

G麦醪=G麦+G2=20233.44+70817.04=91050.48(kg)故进入其次次煮沸的混合醪量为:

G混合=G’米醪+G麦醪=46501.26+91050.48=137551.74(kg)

⑵据工艺,糖化终止醪温为78℃,抽取混合醪的温度为70℃,则送到其次次煮沸的混合醪量为:G混合(78－70)

[÷G混合]×100%=26.7%100－70⑶麦醪的比热容:

C麦醪＝3.63﹝kJ/(kg.K)﹞(计算公式如上式)混合醪的比热容:

C混合＝3.67﹝kJ/(kg.K)﹞(计算公式如上式)⑷故Q`4＝26.7%G混合c混合（100