年产8万吨14度黑色啤酒厂糖化车间初步设计

四川理工学院毕业设计年产8万吨14°P黑色啤酒厂糖化车间工艺初步设计学生：学号：专业：班级：指导教师：四川理工学院生物工程学院2023年6月摘要本设计是年产8万吨14°P黑色啤酒糖化工艺及车间布置设计。此黑色啤酒采用全麦芽发酵，酿造原料选择二棱优质大麦、颗粒酒花、下面啤酒酵母。麦芽粉碎方法选择连续浸湿粉碎，糖化方法选择一次浸出糖化法，过滤方法选择过滤槽法，煮沸方法选择外加热式煮沸，酒花分三次参加。设计从实际生产出发，确定出生产8万吨14°P黑色啤酒所需要的物料量，热量以及耗水量。并对糖化车间内的主要设备糖化锅、过滤槽、煮沸锅、沉淀槽、麦汁暂贮罐以及其他辅助设备、管道的主要尺寸进行了计算、选型。同时对整个车间的布局进行了设计包括设备平面、立面布置图、糖化车间带控制点流程图、全厂工艺流程方框图和全厂平面布置图。关键词：黑色啤酒，糖化车间，工艺设计，设备选型ABSTRACTThisdesignistheannualoutputof80000tonsof14°Pblackbeersaccharificationprocessandplantlayoutdesign.Theblackbeermaltfermentationusedtobrewofedgequalitybarleyrawmaterialsselection,granularhop,thebeeryeast.Choosecontinuouswetcrushingmaltcrushingmethods,saccharifyingmethodschoosealeachingmethodofsaccharification,filtrationmethodsselectionfiltertank,boilingmethodtoselectheatingboiling,wineHuaFenjointhreetimes.Designbasedontheactualproduction,determinetheproductionof80000tonsof14°Pblackbeerrequiredamountofmaterial,heatandwaterconsumption.Andwithinthesaccharificationworkshoponmainequipmentmashtun,filtertank,boilingpot,sedimentationtank,wortandtemporarystoragetankandotherauxiliaryequipmentmaindimensionsofthepipeline,thecalculationandselection.Atthesametimetodesignthelayoutofthewholeworkshopincludingequipmentlayout,elevationlayout,saccharificationworkshopwithflowchartofcontrolpointsandcorrespondingprocessblockdiagramandfactoryfloorplan.Keywords:blackbeer，saccharification，Processdesignofasccharification，equipmentselection目录TOC\o"1-3"\u摘要I前言1第一章黑色啤酒生产工艺论证与选择21.1糖化原料的论证和选择21.1.1大麦21.1.2酿造用水3酒花51.2糖化生产工艺的选择和论证61.2.1麦芽制造过程61.2.2焦麦芽的制作61.2.3黑麦芽的制作61.2.4麦芽的粉碎71.2.5糖化方法71.2.6麦汁的过滤101.2.7麦汁的煮沸和酒花添加111.2.8麦汁的沉淀与冷却141.2.9麦汁的充氧161.3发酵171.3.1酵母的选择171.3.2发酵方法的选择181.4啤酒的过滤与别离191.5啤酒的包装和灭菌191.5.1啤酒的包装191.5.2啤酒的灭菌201.6黑色啤酒的稳定性201.6.1黑色啤酒的生物稳定性201.6.2黑色啤酒的非生物稳定性201.6.3提高黑色啤酒非生物稳定性的方法201.7酒工厂废水和副产物的利用231.7.1废水的处理231.7.2麦槽的利用231.7.3二氧化碳的回收231.7.4酵母的回收与利用231.8全厂工艺流程23第二章糖化车间工艺计算252.1工艺技术指标及根底数据252.2糖化物料计算25利用100kg原料生产黑色14°P黑色啤酒的物料衡算25生产100L14°P黑色啤酒的物料衡算26年产8万吨14°P黑色啤酒糖化车间物料衡算282.3糖化车间热量衡算302.3.1糖化用水耗热量302.3.2麦醪煮沸过程耗热量302.3.3洗槽水耗热量31麦汁煮沸过程耗热量32糖化一次总耗热量322.3.6糖化一次耗用蒸汽量322.3.7糖化过程每小时最大蒸汽耗量32全年蒸汽消耗量33每吨啤酒成品耗蒸汽〔对糖化〕33每昼夜耗蒸汽量〔生产旺季算〕33糖化车间热量衡算表332.4糖化车间工艺耗水量计算〔含冷却水〕332.4.1糖化用水332.4.2洗糟水用量332.4.3糖化室洗刷用水332.4.4麦汁冷却器冷却用水342.4.5澄清槽洗刷用水342.4.6麦芽汁冷却器清洗用水342.4.7CIP装置洗涤用水342.4.8CIP系统配洗液用水342.4.9过冷却器洗涤用水342.4.10硅藻土过滤机洗刷用水342.4.11清酒罐洗刷用水352.4.12洗瓶机用水352.4.13装酒机洗刷用水352.4.14杀菌机用水352.4.15包装车间地面洗刷用水352.4.16发酵罐洗刷用水352.4.17其他用水352.5糖化车间耗冷量计算352.5.1发酵工艺流程352.5.2工艺技术指标及根底数据352.5.3工艺耗冷量362.5.4非工艺耗冷量382.5.5年耗冷量计算392.5.6啤酒发酵车间耗冷量衡算表40第三章主体设备计算及选型413.1糖化锅413.2麦汁过滤设备423.3麦汁煮沸设备423.4麦汁澄清设备433.5麦芽粉碎设备433.6麦芽暂贮箱433.7麦芽粉贮箱443.8麦汁暂贮罐443.9麦汁冷却器453.10管道管径及主要泵的选型45管道选型453.10.2主要泵的选型463.11糖化车间主体设备尺寸表463.12清洗设备46第四章糖化车间布置设计48设计总结49参考文献50致谢51前言1．黑色啤酒概述啤酒是全世界分布最广，也是历史最悠久的酒精性饮料，它的酒精度低、营养丰富、有益于人的健康，因而有“液体面包〞之美称，受到众人的喜爱。黑啤酒,又叫浓色啤酒,酒液一般为咖啡色或黑褐色,原麦芽汁浓度12至20度,酒精含量在3.5%以上,其酒液突出麦芽香味和麦芽焦香味,口味比拟醇厚,略带甜味,酒花的苦味不明显。该酒主要选用焦麦芽,黑麦芽为原料,酒花的用量较少,采用长时间的浓糖化工艺而酿成。黑啤酒的营养成份相当丰富，除含有一定量的低分子糖和氨基酸外，还含有维生素C，维生素H，维生素G等。其氨基酸含量比其它啤酒要高3至4倍，而且发热量很高。每100毫升黑啤酒的发热量大约100千卡。因此，人们称它是饮料佳晶，享有“黑牛奶〞的美誉。起源于德国，以慕尼黑啤酒最为著名。黑啤酒目前在国内还比拟少见，但是其越来越受到人们的重视，不仅是因为西风东渐使得黑啤酒成为一种新潮的时尚，并且黑啤酒还是具有丰富营养成份的啤酒。2.设计选题的目的与意义中国啤酒的消费仍有很大的提升空间，随着社会经济的不断开展，广阔消费者对啤酒种类风味和质量的要求相应也越来越高，啤酒市场的竞争也越来越剧烈了，新的产品也是层出不穷。因而，我个人觉得：把啤酒生产方面的技术科学地总结和分析，这是非常有必要的，进而推动啤酒产品多样化开展。随着人们，饮食消费结构的不断调整，生活水平的不断提高，啤酒已进入了万户千家。然而调查显示我国人均的啤酒消费却还没有到达世界平均水平。所以只有建设新的、大型的啤酒厂，增加产量，才能满足人们日益增长的物质生活需求。因此，对于啤酒厂的设计是有意义的，是很有必要的。中国虽是啤酒第二大生产国，但生产的啤酒种类还很少，国际市场竞争力还缺乏。所以对黑色啤酒、全麦芽啤酒、特种啤酒以及其他种类啤酒生产工艺的研究探讨，应当成为我国今后啤酒产业开展的一个重要课题和重要方向。第一章黑色啤酒生产工艺论证与选择1.1糖化原料的论证和选择根据任务书所给产品规格和自己的相关设计，本次黑色啤酒采用全麦芽发酵，全麦芽啤酒糖化工艺所需的原料主要是大麦、酒花、水。大麦大麦是酿制啤酒的主要原料，是先将其制成麦芽，再用于酿酒。大麦在人工控制的外界条件下进行发芽和枯燥的过程，即为麦芽制造，简称“制麦〞。发芽后的新鲜麦芽称绿麦芽。绿麦芽经枯燥后称干麦芽。1.啤酒酿造选用大麦的原因(1)产量大且是非食用主粮，位于小麦、水稻、玉米之后，居第四位。(2)酶类全面各种营养成分溶解性好，发芽条件易于控制，适合酿造啤酒。(3)具有独特的风味。(4)大麦是啤酒生产中最重要的原料，他发芽不仅含有较高的淀粉，同时也为糖化生产提供了各种丰富的酶系和含氮物质。2.大麦的分类大麦分为二棱、多棱〔四棱、六棱〕大麦，二棱由于淀粉含量高，蛋白质含量低，有利于制麦汁和提高啤酒的稳定性，因此，成为啤酒酿造专用大麦。3.大麦的主要化学成分啤酒酿造用大麦喊浸出物72%—80%，其中56%—65%是淀粉。在糖化过程中被α-淀粉酶和β-淀粉酶水解为麦芽糖等。麦芽糖是啤酒酵母发酵主要可利用的碳源。4.本设计对大麦的选用由于二棱由于淀粉含量高，蛋白质含量低，有利于制麦汁和提高啤酒的稳定性，本设计选用二棱大麦作为全麦芽啤酒的酿造原料。二棱大麦应符合表1-1的规定：表1-1二棱大麦理化要求工程二棱大麦优级一级二级夹杂物1.01.52.0破损率0.51.01.5水分12.013.0干粒重/kg38.035.032.0三天发芽率/%959285五天发芽率/%979590蛋白质〔以干基计〕10.0—12.59.0—13.5饱满粒〔腹径〕2.5mm/%85.080.070.0瘦小粒〔腹径〕2.0mm/%4.05.06.0酿造用水水是啤酒生产的重要原料，酿造用水杯称为“啤酒的血液〞。1.啤酒生产用水的范围酿造用水：直接进入啤酒产品中，如糖化用水，啤酒稀释用水等。锅炉用水：锅炉产生蒸汽用水。洗涤用水：设备洗涤冷却用水：降温用水2.酿造用水的要求(1)首先需要符合国家饮用水标准。(2)还要符合酿造水要求，如硬度、碱度等。3.水中无机离子对啤酒酿造的影响(1)水中碳酸盐和重碳酸盐有降酸作用。(2)水中钙、镁离子有增酸作用。(3)Na+、K+的影响：啤酒中的钾、钠主要来自于原料、其次才是来源于酿造水。(4)Pb2+、Sn2+、Cr6+、Zn2+等的影响：重金属离子是酵母的毒物，会使酶失活，并使啤酒浑浊。(5)NH4+的影响：水中NH4+＞0.5mg/L，认为是污染水。(6)SO42-的影响：过多会引起啤酒干苦和不愉快的味道，使啤酒的挥发性硫化物含量增加。(7)Cl-的影响：对啤酒的澄清和胶体稳定性有重要作用，能赋予啤酒饱满的酒体和爽口、柔和的风味。(8)NO2-、NO3-的影响：NO2-是公认的强烈致癌物质，也是酵母的强烈毒素，会改变酵母的遗传和发酵性状，甚至抑制发酵。(9)F-的影响：含量太高会引起牙色斑病和不愉快的气味。(10)SO32-、SO2的影响：含量高的硅酸是酿造水的有害物质。(11)余氯的影响：是强烈氧化剂，会破坏酶的活性，抑制酵母，并和麦芽中的酚类结合，形成强烈的氯酚臭。啤酒酿造水中绝对防止有余氯的存在。4.水处理(1)水处理的原因从天然水源得到的水都含有大量的杂质，需要经过处理才能用于生产。(2)啤酒酿造水的改进和处理方法①加石膏改进国内啤酒厂在投料水中普遍采用加石膏改进。②加酸改进。③离子交换法处理水。④离子交换膜电渗析法处理。(3〕酿造水的质量指标色：无色透明度：透明味：无味溶解盐：150—200mg/lph:6.0—6.3总碱度：10—50mmol/l碳酸盐硬度：0—2总硬度：2—7非碳酸盐硬度：2—5细菌数：小于或等于100个/ml大肠杆菌数：小于或等于3个/L5.水源和水源选择浅层地下水深沉地下水城市自来水湖泊水、水库水河流水无论哪一种水源，得到的都是含各种杂质的天然水。我国工业界目前主要采用浅层或深层地下水为生产水源，本设计采用浅层地下水作为生产水源。酒花1.酒花在啤酒酿造中的作用酒花是啤酒生产过程中的主要原料，酒花赋予啤酒香气。赋予啤酒爽快的苦味。啤酒花中的苦味物质使啤酒具有防腐能力。形成啤酒优良的泡沫。有利于麦汁的澄清。2.酒花的成分啤酒花的成分的有200多种，对啤酒酿造有特殊意义的化学成分包括酒花精油、苦味物质和多酚。酒花精油：酒花精油含于酒花腺体中，经蒸馏后呈黄绿色油状液体，是啤酒重要的香气来源。主要成分是萜烯类化合物。苦味物质：包括α酸、β酸以及其一系列氧化物、聚合产物。多酚物质：多酚是一种多种物质的总称，对啤酒酿造影响较大的有：①花色素原：是啤酒的非生物浑浊物质，也是啤酒的主要色泽物质。②水解性单宁化合物：单宁易于蛋白质结合形成沉淀，在麦汁过程中可除去多余的蛋白质。3.酒花的品种优质香型酒花香型酒花没有明显特征的酒花苦型酒花4.酒花制品酒花粉：使用前把压榨酒花粉碎成1mm以下的酒花粉。颗粒酒花：把酒花粉压制成直径2—8mm、长15mm的短棒状。啤酒厂主要使用这种酒花。酒花浸膏：用有机溶剂或二氧化碳萃取酒花中的有效成分。世界酒花产量的25%—30%加工成浸膏。5.本设计对酒花的选用本设计选用颗粒酒花。颗粒酒花是将酒花粉压制成直径2—8毫米，长约15毫米的柱状，从而减小酒花的体积，增大方案的密度，这样使酒花的外表积降低，提高了酒花的利用率，便于防止氧化，易于运输和贮藏1.2糖化生产工艺的选择和论证本次设计是黑色啤酒，原料全部采用麦芽，即不添加任何辅料。这样生产出来的啤酒麦芽味浓厚，口感厚重，符合黑色啤酒的口感要求。全麦芽啤酒营养比普通啤酒的营养更为丰富些，氨基酸含量也是普通啤酒的2.8倍，维生素B1、B2、B6含量是普通啤酒的1.7倍，而碳水化合物仅为普通啤酒的0.76倍，因此可以放心大胆的痛饮，而没有发胖的顾虑。符合现代人的健康需求。且在目前人们的意思中，对于纯度越高的产品越有好感，采用全麦芽可以很好的抓住消费者的消费心理，即使价格稍高，但是消费黑色啤酒的人群都属于收入较高的人群，他们更愿意买到好的体验。且全麦芽发酵符合外国人的口味，可以翻开外国人的市场，如今的中国，有越来越多的外国人来工作来创业，他们也是一个巨大的消费市场。全麦芽发酵也有其他问题，对于其稳定性，特别是非生物稳定性有较高的要求，这一点在本设计后面均有论证。麦芽制造过程(1)麦贮存：刚收获的大麦有休眠期，发芽力低，要进行贮存后熟(2)大麦精选：按麦粒大小筛分成一级、二级、三级。(3)浸麦：在浸麦槽中用水浸泡2～3日，同时进行洗净，除去浮麦，使大麦的水分〔浸麦度〕到达42～48％。(4)发芽：浸水后的大麦在控温通风条件下进行发芽，形成各种酶，使麦粒内容物质进行溶解。发芽适宜温度为13～18℃，发芽周期为4～6日,根芽的伸长为粒长的1～1.5倍。长成的湿麦芽称绿麦芽。(5)焙燥：目的是降低水分，终止绿麦芽的生长和酶的分解作用，以便长期贮存;使麦芽形成赋予啤酒色、香、味的物质;易于除去根芽，焙燥后的麦芽水分为3～5％。(6)贮存：焙燥后的麦芽，在除去麦根，精选，冷却之后放入混凝土或金属贮仓中贮存。焦麦芽的制作将回潮成品淡色麦芽水浸8-10h，捞出沥干，然后装入转筒炒炉，慢慢升温至50℃-55℃保持60min，使蛋白质分解，再升温至65℃-70℃保持60min，然后在30min内升温至170℃-200℃15-20min，使之产生类似黑精物质，再用文火炒20-30min，直至麦芽外观完全符合规定标准。黑麦芽的制作将干麦芽加水浸渍6-8h，沥干后，参加炒炉，缓慢升温至48℃-52℃维持30-40min，进行蛋白质分解。然后升温到60℃-68℃，进行20-30min的糖化，再在30min内加热到160℃-180℃。随后加热至200℃-210℃保持30min。当闻到浓郁的焦香味时，再加热麦芽至220℃-230℃保持10-20min，即可出炉摊冷。1.2.4麦芽的粉碎麦芽的粉碎是为了使整粒谷物经过粉碎后，一较大的比外表积，使物料中储藏的物质增加和水、酶的接触面积，加速酶促反响及物料的溶解。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)麦芽皮壳假设粉碎过细，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。(3)淀粉等储藏物质的粉碎细度，不但影响酶促反响速率，也影响到反响深度即影响到麦汁组成。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制，麦芽的粉碎方法也不断地得到改造。长期以来，麦芽的粉碎采用干法粉碎，直至60年代起相继出现了湿法粉碎、回潮干法粉碎以及连续调湿粉碎。本设计中淡色麦芽湿法粉碎，要求谷皮破而不碎；焦麦芽和黑麦芽粉碎时，需适度喷水，要求粉碎的粗细均匀。糖化方法1.糖化方法的种类 三次煮出糖化法煮出糖化二次煮出糖化法 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复式煮浸糖化法其它方法 谷皮别离糖化法外加酶制剂糖化法其他特殊糖化法图1-1糖化方法的种类糖化方法是指麦芽和非发芽谷物原料中不溶性固形物转化成可溶性的、并有一定组成比例的浸出物，所采用的工艺方法和工艺条件：包括配料浓度、各物质分解温度、pH、热煮出的利用等，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，使其有效成分分解和溶解，通过局部麦芽醪的热煮沸、并醪，使醪液逐步梯级升温至糖化完毕。局部麦芽醪被煮沸几次即为几次煮出法。浸出糖化法是指麦芽醪只利用酶的生化作用，用不断加热或冷却调节醪液的温度，使之糖化完成。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的纯麦芽糖化，当采用不发芽谷物做辅料，在进行糖化时必须先对辅料进行预处理，即糊化和液化。这就是复式糖化法。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，糖化控制就是创造适合酶作用的最正确条件，各种糖化方法中有几段控制原理是相似的。(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，有时还利用乳酸菌繁殖产乳酸，此工艺条件是：温度为35～37OC，pH5.2～5.4，时间为30～90分钟。(2)蛋白质休止利用麦芽中羧基肽酶分解多肽形成氨基酸和利用内切肽酶分解蛋白质生成多肽和氨基酸。蛋白质休止最适pH为5.2～5.3，最适温度：形成α-氨基氮为45～50OC，形成可溶性多肽为50～55OC，作用时间为10～120分钟。(3)糖化分解：淀粉水解成可溶性糊精和可发酵性糖，对麦芽中β-淀粉酶催化形成可发酵性糖，最适温度为60～65OC〔62.5℃〕。α-淀粉酶最适活性温度为70℃。这两种酶共同作用，最适ｐH为5.5～5.6，作用时间为30～120分钟。(4)糖化终止：当糖化完成时，必须使醪液中的酶类〔α-淀粉酶除外〕失活，此温度为70～80OC(5)100OC煮出：局部糖化醪液加热至100OC，主要利用热力作用，促进物料的水解，特别是使生淀粉彻底糊化、液化，提高浸出物收率。(6)酶制剂和添加剂的使用：α-淀粉酶、β-淀粉酶、糖化酶、R-酶、蛋白酶、葡聚糖酶等酶制剂，乳酸、磷酸、石膏等ｐH调整物质，H2O2等多酚消除剂等这些添加剂应在卫生标准下，根据工艺需要，适时、适量地使用。本设计选用一次浸出糖化法，理由是：〔1〕全麦芽黑色啤酒的糖化不需要进行辅料的糊化和辅料的煮沸两个过程，不需要外加酶制剂；〔2〕设计选用连续浸湿粉碎法，麦芽的粉碎度较高，不需要屡次煮沸；〔3〕设计选用优质二棱麦芽，溶解较好；〔4〕节省了工艺步骤。2.糖化目的及控制方法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；水、电、汽以及热量的消耗，与生产本钱密切相关。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各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，主要通过以下环节来进行：(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。3.糖化时的主要物质变化原料麦芽的冷水浸出物，仅占17％左右，非发芽谷物更少。经过糖化过程的酶促分解和热力的作用，麦芽的浸出率提高到75％～80％，糖化过程中原料的分解深度即分解产物的根本要求是：淀粉被最大限度的分解成可溶性无色糊精和麦芽糖等可发酵性糖类，二者之间有一定的比例。淀粉的分解产物是构成麦汁的主要成分(占90％以上)。麦汁中以麦芽糖为主的可发酵糖类供酵母发酵产生酒精及副产物，低聚糊精是构成啤酒剩余浸出物的主体，它给啤酒带来粘度和口味的浓醇性。啤酒原料的利用率主要取决于淀粉的利用率，优良的糖化工艺可使淀粉分解以后99％进入麦汁。麦芽中高分子物质和肽类，在糖化时得到进一步分解，但分解程度及比例远远低于发芽过程。大多数辅料(大米)的蛋白质几乎很少变化，糖化后麦汁可溶性蛋白质，肽类和氨基酸三类的绝对量及相比照例应符合酿造啤酒的平中特性的要求。〔1〕淀粉的糖化在啤酒酿造中糖化过程是指辅料的糊化醪淀粉受到麦芽中淀粉酶的分解形成低聚糊精和一麦芽糖为主的可发酵性糖的过程。(C6H10O5)na-淀粉酶n/x(C6H10O5)x(C6H10O5)x+x/2H2Oa，b淀粉酶x/2C12H22O11〔2〕糖化过程中蛋白质的水解大麦在发芽阶段，不少于55%的大麦含氮物质得到水解后形成氨基酸，但同时在大麦胚芽中又重新合成新的不溶性蛋白质(占其中的25%～35%)。啤酒麦汁中氨基酸的70%以上直接来自麦芽，而只有10%～30%的氨基酸是由糖化过程产生的.由大麦制麦芽，总可溶性氮约增加一倍，而麦芽在糖化过程总可溶性氮仅能增加20%～30%。由此可见，麦芽的蛋白质水解情况对麦汁组分具有决定性意义，而麦芽的糖化过程是可以起到调整麦汁组分的作用。4.糖化过程的其他变化葡聚糖的分解：糖化过程中需促进β-葡聚糖的分解。〔1〕麦芽谷皮成分溶解。〔2〕麦芽谷皮中含有谷皮酸，多酚类物质，他们的溶解会使麦汁色泽加深，并使啤酒具有不愉快的苦味，降低啤酒的非生物稳定性。1.2.6麦汁的过滤1.麦汁过滤的目的啤酒生产过程中，麦汁过滤时制备麦汁的一个重要工序。所谓麦汁过滤，就是把糖化醪中的水溶性物质与非水溶性物质进行别离的过程。在这个过程中，要在不影响麦汁质量的前提下，尽最大可能获得浸出物，尽量缩短麦汁过滤时间。2.麦汁过滤的根本要求及技术指标麦汁过滤的根本要求是迅速、彻底地别离糖化醪液中的可溶性浸出物，尽量减少影响啤酒风味的麦皮多酚、色素、苦味质以及麦芽中的高分子蛋白质、脂肪、脂肪酸和β-葡聚糖等物质进入麦汁，从而保证麦汁良好的口味和较高的澄清度[3]。技术指标应保证过滤的麦汁到达生产所需要的质量要求，尽可能多地获得澄清麦汁，提高生产率，减少对环境的污染。3.麦汁过滤方法及影响因素麦汁的过滤方法大致分为三种：过滤槽法，快速渗出槽法和压滤机法，压滤机法又分为：传统压滤机法，袋式压滤机法、膜式压滤机和厢式压滤机法。过滤槽法：过滤槽过滤麦汁是当今世界上最普遍的一种方法，我国目前绝大多数啤酒厂都在使用这种方法。传统过滤槽设备自动化程序低、过滤速度慢，每天约5—6次。醪液从顶部进入，麦汁质量不稳定，出槽速度慢，有的仍需工人冒着高温进入过滤槽进行清扫，久而久之将筛板踩得上下不平。而如今的过滤槽技术得到巨大开展，有自动化程度高，过滤速度快，操作简单，劳动强度低，设备精简，占地面积少，投资少，维护费用低等优点。快速渗出槽法：由此法过滤出的麦汁浑浊度很难控制，因此在国内很少采用。传统压滤机发：使用高压挤出造成麦汁浑浊，洗槽水不均匀，滤布难以清洗，维修费用高，操作繁琐，劳动强度大。因而被淘汰，几乎没有厂家使用。袋式压滤机法：由于其结构复杂在国内也很少采用。模式压滤机法和厢式压滤机法：是90年代兴起的采用聚丙烯滤板、低压过滤的新型麦汁压滤机，具有高效率、高收得率和全自动化的特点。4.本设计对麦汁过滤方法的选择综上所述，过滤槽法和膜式、厢式压滤机法各有优缺点，但本着节约设备本钱从而提高利润的理念，本设计选用过滤槽法。方法虽然古老，但今天槽的结构非常多变，合理的选用能提高过滤速度。如今的过滤槽技术得到巨大开展，有自动化程度高，过滤速度快，操作简单，劳动强度低，设备精简，占地面积少，投资少，维护费用低等优点。本设计选用优质二棱大麦，采用连续浸湿粉碎方法粉碎，能够满足过滤槽法对麦芽粉碎度要求严格的要求。麦汁的煮沸和酒花添加1.麦汁煮沸的目的：(1)蒸发水分、浓缩麦汁过滤得到的头号麦汁和洗糟麦汁混合后，形成的混合麦汁，其浓度低于定型麦汁浓度〔约1.0～1.5°P〕，通过煮沸、蒸发浓缩，方可到达规定浓度。(2)灭酶和杀菌过滤后麦汁中残留有少量酶类，为保证酿造过程中麦汁组分(主要是糊精)的一致性，需通过加热使酶钝化。同时杀菌，以保证发酵的平安性。(3)蛋白质变性和絮凝煮沸时利用蛋白质热变性与单宁结合等反响使麦汁中高分子蛋白质变性和絮凝以便除去，可以提高啤酒的非生物稳定性。(4)酒花有效组分的浸出，赋予啤酒独特的苦味和香味，同时提高啤酒的非生物和生物稳定性。(5)排除麦汁异杂臭气。2麦汁煮沸的方法和设备:如今许多现代化的煮沸锅均采用内加热器即内加热式煮沸锅。它的特点是：麦汁穿过垂直安装在煮沸锅内的列管式加热器中的列管而被加热向上沸腾。蒸汽被冷凝。在加热器的上方安装有伞形分布罩，借此使上升的麦汁反射向四周，同时可防止泡沫的形成。麦汁在煮沸锅中循环良好。

内加热式煮沸的优点是：(1)投资少，无需维护，没有磨损；

(2)无需更多的电耗；

(3)没有热辐射损失；

(4)煮沸温度和蒸发率可调整；

(5)在麦汁煮沸时不产生泡沫，也没有带入空气；

(6)可使用低压饱和蒸汽〔0.1MPa〕；

(7)内加热器管束中的流速低；

(8)煮沸锅既不要外加热器，也不要搅拌器。内加热式煮沸的缺点：(1)内加热器的清洗较困难；

(2)当蒸汽温度过高时，会出现麦汁局部过热，因为在管束中麦汁流速较小；

(3)麦汁局部过热会导致麦汁色泽加深、口味变差。外加热式煮沸锅的特点是外加热器独立安装在锅体外，从煮沸锅底部流出的麦汁借助于泵，通过外加热器进行每小时7~12次的循环加热。麦汁被转到外加热器中加热，麦汁从外加热器的下部进入，加热煮沸后，由上部排出并进入麦汁煮沸锅。在外加热器里很容易产生过压，因此，在外加热器里麦汁煮沸温度可达108~112℃。在煮沸锅麦汁入口处，由于压力降低的缘故，带来强烈的水分蒸发，因此可缩短麦汁煮沸时间，而不影响煮沸效果。外加热式煮沸的优点是：(1)煮沸时间可缩短20%~30%，可节约能源。因为麦汁在外加热器内过压煮沸，所以有酒花苦味物质收得率高，可凝固性氮析出彻底；

(2)循环次数可调节；

(3)只需压力很低的饱和蒸汽〔0.3MPa〕；

(4)煮沸强度和煮沸温度可调节；

(5)借助卸压效应，可使更多的对香味不利的挥发性物质被蒸发掉。外加热式的缺点是：(1)由于需要泵循环，因而耗电量增加；

(2)外加热器产生的大量辐射热损失；

(3)增加额外投资费用；

(4)外加热器中高速产生很大的剪切力。目前较多采用内加热煮沸锅进行低压麦汁煮沸工艺，低压内加热煮沸锅应考虑锅属于压力容器。所以在乏汽排汽管必须安装平安阀，真空阀，排汽阀，乏汽排汽管闸板，并且锅壁厚度，焊接质量也要满足压力容器的标准要求。低压内加热煮沸锅由于是密封式的带压煮沸，所以要采用密封式的人孔，酒花自动添加系统。目前低压麦汁煮沸的温度较多采用102—104℃，锅内压力为0.108—0.121MPa。低压麦汁煮沸工艺相对于传统的麦汁煮沸工艺来说总煮沸时间缩短至60—70分钟，使煮沸锅的占用时间下降，适合日糖化锅次的麦汁生产，蒸发率约为6%，大大降低煮沸时的蒸汽消耗，同时二次蒸汽的温度高，便于二次蒸汽的回收利用，产生96℃热水，用于麦汁的预热。3.本设计对麦汁煮沸方法和设备的选择通过以上对三种麦汁煮沸方法的比拟，可以看出，外加热式煮沸相对于内加热煮沸来说，可以缩短麦汁的煮沸时间，而不影响煮沸效果，并且内加热式煮沸锅清洗非常麻烦，低压煮沸虽然也可以大大减少煮沸时间，但设备构造繁琐，操作麻烦，本钱也较高，综合考虑，本设计选用外加热式煮沸法，相应选用外加热式煮沸锅。4.麦汁煮沸过程中酒花的添加(1)酒花的添加量啤酒花的添加量应该根据酒花中的α-酸的含量、消费者的喜好习惯、啤酒发酵方式以及啤酒的种类等来决定。一般淡色啤酒以酒花香味和苦味为主，添加量大些；浓色啤酒以麦芽为主，添加量小些。酒花质量好比酒花质量差可添加少些。国内通常用每吨啤酒添加的酒花量表示，或以酒花与啤酒的质量分数表示。国际上酒花的添加量通常为啤酒质量的0.1%—0.2%。全麦芽啤酒风味一般以麦芽香味为主，酒花添加量可少些，本设计酒花的添加量为0.1%。(2)酒花添加方法酒花添加没有统一的方法，啤酒工厂都是根据自己的经验和产品特色制定相应的添加方法，一般分为：一次添加法、二次添加法和三次添加法。目前业界常用二次添加和三次添加法。二次添加法：通常第一次添加在煮沸开始后的10—15分钟添加，在煮沸结束前10—30分钟添加剩余酒花。三次添加法：此法在煮沸时间为90min时广泛使用。由于本设计麦汁煮沸时间为90min，故本设计酒花分三次参加：第一次：煮沸5——15分钟后，添加总量的5%——10%，作用是消除煮沸时的泡沫；第二次：煮沸30——40分钟后，添加总量的55%——60%，主要作用是萃取α—酸，促进其异构。第三次：煮沸完成前的5分钟，参加总量的35%，萃取酒花油，提高酒花香味。5.本设计具体实施方法在煮沸锅中对麦汁进行煮沸处理，煮沸强度为8%-12%，煮沸时间控制在120min内，在煮沸的同时添加酒花，酒花分三次添加，总量为5%。第一次在煮沸40min后，添加全量酒花的20%；70min后添加全量酒花的30%；第三次在煮沸终了前添加余下的50%酒花。同时可参加0.2%的糖色，以抑制啤酒氧化味的形成，并赋予成品酒良好的光泽和特有的焦香味。煮沸后定型麦汁浓度为〔14±0.3〕%。麦汁的沉淀与冷却由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。它包括：酒花糟别离、热凝固物别离、冷凝固物别离、冷却、充氧等一系列处理，才能制成发酵麦汁。近代啤酒生产，大大缩短了发酵和储酒周期，发酵容器也增大到数百至上千立方米，因此，麦汁处理要求是：(1)尽可能将引起啤酒非生物混浊的冷、热凝固物别离。(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，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。麦汁处理因使用设备和要求不同，流程很多，本设计考虑实际情况采用以下流程对麦汁进行处理。煮沸锅→热麦汁→泵→盘旋沉淀槽→薄板冷却系统→通风→发酵↓↑〔酒花糟+热凝固物〕〔无菌空气〕图1-2麦汁煮沸流程图1.热凝固物的别离糖化醪过滤后得到的麦汁中含有水溶性清蛋白和局部盐溶性球蛋白及水溶性高肽等，这些物质在煮沸时变性和多酚结合形成“热凝固物〞，主要成分为：粗蛋白质：50％～60％酒花树脂：16％～20％灰分：2％～3％多酚有机物：20％～30％湿热凝固物〔含挥发物80％～85％〕，占麦汁量的0.3％～0.7%，每立方米麦汁约得绝干热凝固物0.5～1.0kg。如不别离热凝固物，在发酵中，会引起热凝固吸附大量活性酵母，使发酵不正常。同时在发酵中被分散，将来带入啤酒，影响啤酒的非生物稳定性和风味。所以，工艺上应力求彻底别离热凝固物。本设计中采用盘旋沉淀槽别离热凝固物，利用麦汁离心力实现别离。(1)结构近代流行的是平底圆筒体，热凝固物在水力喷射打碎后，用洗涤水冲洗排出。其特性尺寸如下：H麦汁：D＝1：1.5～2.0H麦汁≤3.0(ｍ)麦汁切线进槽速度v＝10～20〔ｍ/ｓ〕(2)原理热麦汁经泵输送，由槽切线方向进槽，麦汁在槽内旋转，产生的离心力，由于在槽内运动，离心力的反作用力的合力把颗粒(热凝固物)推向槽底部中央。(3)操作工艺和效果进罐：20～30min静置：80～40min出罐：30～40min除渣情况：20～30min作业周期：100～140min2.冷凝固物别离冷凝固物是别离热凝固物后澄清的麦汁，在冷却到50OC以下，随着冷却进行，麦汁重新析出的混浊物质，并在25OC左右析出最多。假设把此麦汁重新加热到60OC以上，麦汁又恢复澄清透明，所以此过程是可逆的.麦汁中冷雾浊物质的组成为：多肽45％～65％、多酚30％～45％、多糖2％～4％、灰分1％～3%，相对分子量在104～105之间，具有2个等电点，pH3.9和pH8.0。在麦汁中带有负电荷。冷凝固物别离方法：〔1〕酵母增殖法〔2〕冷置沉降〔3〕硅藻土过滤法〔4〕麦汁离心别离法〔5〕浮选法。本设计选用采大多数中小酒厂采用硅藻土过滤法过滤。主要除去热凝固物，也能同时吸附冷凝固蛋白质，过滤介质，直接投入煮沸锅.3.酒花的别离使用酒花球果，并参加到煮沸锅的工艺，在煮沸结束后应采用酒花别离器。尽快别离出酒花糟。我国广泛使用带筛孔的酒花别离器。本设计也采用带筛孔的酒花别离器。麦汁的充氧1.热麦汁的氧化麦汁在高温下接触氧，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、多酚等物质发生氧化反响。对热麦汁吸氧的利弊，酿造师们有不同看法，这里我们就不仔细讨论了。2.冷麦汁的充氧麦汁冷却至发酵接种温度以后，接触氧，此时氧反响微弱，氧在麦汁中呈溶解状态，是酵母前期发酵繁殖必需的。麦汁中氧气的溶解量，符合〞亨利-道尔顿〞定律，氧在麦汁中的溶解度和麦汁氧分压成正比，与麦汁温度成反比。麦汁浸出物浓度增加，将减少饱和溶氧量，但影响较小。在6OC以下，空气通风12OP麦汁，饱和溶氧量约为9.5ml/L。3.冷麦汁通风方法绝大多数啤酒厂采用压缩空气通风。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，在线上通风充氧。大发酵罐工艺认为假设分多批(4～5批)进罐，冷麦汁通风时间取分批进罐，冷宜早不宜晚，最后1～2批进罐麦汁不再通风。因为通风太迟，会延长酵母停滞期，增加双乙酰，并使罐中泡沫增加，影响罐容积。大罐分批麦汁通风，应根据分批次数、间隔时间酵、母类型接、种方法、温度等调整。1.3发酵酵母的选择1.啤酒酵母的种类上面酵母又称顶面酵母，多呈圆形，多数细胞聚集在一起，发酵终了，大量酵母细胞悬浮在液面。下面酵母又称地面酵母或贮藏酵母，多呈卵圆形，细胞较分散，发酵终了，大局部酵母凝聚而沉淀下来。表1-2下面啤酒酵母的主要几个菌种酵母品种特点弗罗贝尔酵母发酵度高，沉淀慢而不凝聚萨士酵母发酵度低，凝聚性强，沉淀快卡尔斯倍酵母卡尔斯倍一号，发酵度高，卡尔斯倍二号，发酵度低776号酵母发酵力强，适用于添加非发芽谷类原料的啤酒U酵母又名多特蒙德酵母发酵力和凝聚性都很好，发酵度很高2.本设计酵母的选择上面发酵和下面发酵所采用的酵母都属于同一个种—啤酒酵母，但两者发酵工艺不同，下面发酵发酵温度较低，发酵周期较长，而上面发酵温度较高，所以发酵时间较下面发酵短，下面发酵过程可明显划分为主发酵和后发酵两个阶段，而上面发酵大都只有一个阶段—主发酵，下面发酵回收酵母容易，而上面发酵那么比拟困难。下面发酵的工艺特点是：〔1〕采用下面酵母，发酵进程比拟缓慢，发酵的代谢副产物相对较少。主发酵完毕后，大局部酵母沉降发酵容器底部。〔2〕下面发酵啤酒的C02饱和稳定，酒的泡沫细微，风味柔和，保存期较长。上面发酵工艺的特点:〔1〕发酵结束后，酵母成紧密的一层浮在液面上.〔2〕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。〔3〕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。〔4〕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。别离酵母后，加胶处理，贮藏澄清一阶段，采用人工充二氧化碳，使达饱和。〔5〕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。现在，只有美国、德国、英国等少数几个国家还保存上面发酵法，如今，下面发酵法生产啤酒产量在90%以上，我国啤酒厂几乎都采用下面发酵方法，因此，本设计选用下面啤酒酵母。发酵方法的选择啤酒发酵型式有:圆筒体锥底发酵罐〔我国常称锥形罐〕、塔式发酵罐、联合发酵罐等。我国在70年代，某些啤酒厂先后采用室外圆筒体锥底发酵罐。现在，这种发酵方法几乎已经普及全国的大、中型啤酒厂，慢慢的取代了传统的冷藏库内的传统发酵。C.C.T发酵的最大特点在于大型化，有不同的容积。发酵方法分类单酿罐发酵:前发酵、主发酵、后发酵、贮酒全部在一个罐中①前、主发酵在发酵罐，后发酵和贮酒在贮酒罐两罐法发酵②前、主、后发酵在发酵罐，贮酒在另一贮酒罐图1-3发酵方法分类在大、中型啤酒厂用C.C.T发酵是必然趋势，本设计选择C.C.T发酵两罐法发酵。2.圆柱锥底发酵罐的优点〔1〕加速发酵C.C.T由于发酵基质〔麦汁〕和酵母对流获得强化，可加速发酵。〔2〕厂房投资节省C.C.T发酵可以大局部或全部在户外，而且罐数、罐总容积减少，厂房投资节省。〔3〕冷耗节省C.C.T发酵冷却是直接冷却发酵罐和酒液，而且冷却介质在强制循环下，传热系数高。〔4〕发酵罐清洗、消毒C.C.T发酵可依赖于CIP自动程序清洗消毒，工艺卫生更易得到保证。〔5〕该罐具有锥底，主发酵后回收酵母方便。可采用CIP自动清洗装置，清洗方便。〔6〕发酵罐可采用仪表或微机控制，操作、管理方便。1.4啤酒的过滤与别离过滤的目的：〔1〕除去酒中的悬浮物，改善啤酒外观。〔2〕除去或减少多酚物质和蛋白质等，提高啤酒非生物稳定性。〔3〕除去酵母和细菌等微生物，提高啤酒生物稳定性。啤酒过滤操作原那么是：产量大，质量高，损失小，劳动条件好，CO2损失小，不易污染，不影响风味，啤酒不吸氧。实际上不管任何方法要到达十全十美的效果都是很困难的。啤酒过滤的主要方法有棉饼过滤法、硅藻土过滤法、板式过滤机、微孔薄膜过滤法、离心机别离法。现在普遍使用的是过滤设备是硅藻土过滤机、纸板过滤机和无菌膜过滤机。硅藻土过滤机作为啤酒的粗滤，纸板过滤机作为啤酒的精滤，无菌膜过滤机主要用于生产纯生啤酒。硅藻土过滤机主要有板框式、烛式、加压叶片式三种，本设计采用板框式硅藻土过滤机。1.5啤酒的包装和灭菌啤酒的包装过滤完毕的啤酒，在清酒罐低温存放准备包装，通常同一批酒应在24h内包装完毕，包装容器可分为瓶装、罐装和桶装。瓶装产品比重最大。桶装较古老，目前世界很流行，主要是鲜啤酒罐装；罐装虽然容器本钱高，由于节省包装容器的运费，省去贴标签，降低灭菌蒸汽量，便于旅游携带，所以现在很受人们的欢送。其工艺过程如以下图所示:玻瓶→卸箱机→验瓶→洗瓶机→检验→灌酒机灌酒→压盖→检验→杀菌机→检验→标机→喷码→检验→装箱机→成品图1-4啤酒包装工艺流程空瓶的洗涤：新旧瓶均需洗涤，回收瓶还须经挑洗，回收瓶一般不装出口酒或优质酒。洗涤剂要求无毒性，排污水必须经过严格处理。啤酒的灭菌主要采取巴式灭菌，其要求如下：灭菌用水应尽可能用低硬度水，以防止钙镁盐沉积喷咀。必要时水中可添加多价络合剂，如聚磷酸盐，用量为5～10mg/L。为防止破瓶中的酒液降低杀菌水的pH，以致腐蚀瓶盖，可在水中加适量碱液，降低酸度，使pH保持8.0.巴氏杀菌值应控制在25～35PU之间，要求杀菌温度62～63℃，杀菌总时间50～60min。杀菌值小于25PU，杀菌强度不够，将可能引起啤酒生物性混浊；杀菌值大于35PU，杀菌过度，将可能产生热混浊现象。生产中常由于不够重视卫生管理工作，试图通过提高杀菌温度或延长杀菌时间来获得彻底的灭菌效果。这将不利于提高啤酒非生物稳定性。1.6黑色啤酒的稳定性黑色啤酒的生物稳定性啤酒是由啤酒酵母发酵，后经过滤得到的产品。经过一般过滤的成品啤酒中或多或少存在培养酵母和其他细菌、野生酵母等，由于存在数量少〔102～103个/ml〕，啤酒还是澄清、透明的。假设在啤酒保存期中，这些微生物繁殖到104-105个/ml以上，啤酒就会发生口味的恶化，变成浑浊和有沉淀物，此时啤酒就称“生物稳定性破坏〞或“生物混浊〞。黑色啤酒的非生物稳定性经过过滤澄清透明的啤酒并不是“真溶液〞，而是胶体溶液，它还含有颗粒直径大于10-3μm的大分子物质，如糊精、β-葡聚糖、蛋白质和它的分解产物多肽、多酚、酒花树脂，还有少量的酵母等生物。这些胶体物质，在O2、光线和振动及保存时会发生一系列变化--化合、凝聚等使胶体溶液稳定性破坏，形成混浊至沉淀。啤酒的澄清、透明是暂时的，有时间限制的，而浑浊、沉淀终究将会发生，啤酒之间的差异，仅仅在于稳定时间的长短。啤酒生产者在生产啤酒时，都把主要精力放在减少成品啤酒中这些不稳定的大分子物质，使啤酒在保质期内始终是稳定的，即保持澄清、透明。这些大分子胶体物质又是口味物质，非生物稳定性长的啤酒并不一定口味最好。提高黑色啤酒非生物稳定性的方法由于本次设计使用的是全麦芽发酵，提高其非生物性尤其重要，特在此做一个控制说明。1.原料控制在生产麦芽时，必须要选择易溶解，水敏性弱的，发芽力和发芽率高，蛋白质含量适中〔9%-12%〕，淀粉含量高的大麦，采用蛋白质含量低的大麦较蛋白质含量高的大麦制成的啤酒有较好的稳定性。本设计采用二棱大麦。2.在制麦工序采取措施制造麦芽的过程不单是仅获取水解酶活性的上下，更重要的是蛋白质的分解情况。一般来说，啤酒生产中最重要的蛋白质分解是在制麦中完成的，采取低温发芽，促进蛋白分解，最好占蛋白质分解量的四分之三左右。加强浸麦、发芽的工艺管理。大麦中的多酚物质，在浸麦时应尽可能的浸出，这是由于多酚物质溶于碱性水溶液的这一化学性质。在制麦过程中，要尽量使麦芽溶解适中、良好，防止溶解缺乏或过度溶解，对蛋白分解来说，发芽过程要注意与发芽条件的关系，发芽温度是关键，低温发芽，根芽和叶芽生长缓慢，呼吸作用较弱，升温幅度小，麦粒生长均匀，酶与可溶性氮相对增高，从而提高麦芽蛋白质溶解度。同时要注意加强浸麦、发芽的通风供氧，及时排除麦层中的二氧化碳，以保证麦粒正常发芽。在发芽旺盛期应适当缩短通风间隔时间，防止麦层中积蓄过多的二氧化碳，后期要有1～1.5天延长通风间隔时间，利用二氧化碳休息。3.加强对麦芽枯燥的工艺管理麦芽枯燥对麦芽质量至关重要。高温焙焦的目的是使高分子蛋白质凝固，降低麦汁凝固性氮含量，使多酚物质氧化与氨基酸通过聚合和缩合作用，形成稳定性的类黑素，增加麦汁酸度，降低pH值，而有利于啤酒的胶体稳定性。麦芽的脱水枯燥过程，是随着温度上升而水份下降，使麦粒内部发生复杂的物理和化学变化。4.调整糖化用水pH值为获得适宜的pH值以利于啤酒质量，可以采用磷酸或乳酸调节酿造用水改变水的pH值，使之呈酸性。通过调酸降低麦汁pH，不仅有利于活性单宁等物质的浸出，而且更加接近啤酒混浊物的主要成分β一球蛋白的等电点，由此可以大大提高啤酒的非生物稳定性及口味稳定性。此外，适宜的pH还可以增强原料中各种酶的活性，使所有的分解过程进行的更快更彻底，从而改善麦汁的组成成分。一般糖化用水须到达如下标准：糖化用水pH5.4～5.6，洗糟用水pH6.0～6.5，煮沸结束麦汁pH5.2～5.4。5.调整糖化蛋白质分解工艺在制备麦汁的过程中，蛋白质的分解作用十分重要，其分解产物影响啤酒的风味和泡沫以及胶体稳定性。糖化含义的本身就是大麦芽中的蛋白质继续分解的过程，麦汁中的高、中、低蛋白质分解产物，有一个合理的组成，才能做好啤酒。6.加强煮沸强度和煮沸时间的工艺管理当麦汁煮沸时麦汁组成分发生了一些简单而又复杂的变化。主要是麦汁中的高分子蛋白质与麦芽中以及酒花中的多酚物质受热而凝固，生成不溶性的沉淀除去。所以麦汁煮沸的好坏直接影响啤酒胶体稳定性。煮沸时间的长短，也是保证质量的重要环节。7.废酵母的及时排放发酵液降温至3℃时，应排放废酵母，每天一次。因为酵母沉降于锥底处，仍具有活性进行新陈代谢产生热量，使锥底温度上升。同时锥底部位冷却面积小，而由于酵母大量存在，使冷却效果差，温度过高。及时排放酵母泥，可提高冷却效率，降低锥底温度，防止锥底段贮酒温度过高引起酵母死亡自溶，使酵母体大分子蛋白质进人后酵液。8.应进行低温贮酒发酵液应在低温〔-0.5～-1℃〕条件下进行贮酒，并且要通过冷却开关的合理控制，加强发酵罐下部发酵液的冷却，使发酵罐上部温度和中部、下部的温度趋向一致。这样，整个罐里的发酵液才能处于相对平稳的状态，不致于产生自下而上的对流，使本来已经沉降下来的冷凝固物和酵母重新悬浮于发酵液里。贮酒温度愈低，时间愈长，愈有利于高分子蛋白质形成的冷凝固氮沉降于锥底排放。9.控制氧的摄入氧对啤酒的非生物稳定影响很大。啤酒中的多酚物质在氧化作用下，由低分子缩聚成高分子物质，而增加啤酒浓度。发酵结束后，酒汁要尽量减少与氧接触，在酒汁过滤、灌装时氧的摄入量都比拟多，所以要千方百计的防氧、排氧、抗氧，并使啤酒中的含氧量和瓶颈空气降低到最低限度。采用N2或CO2背压过滤，灌酒时采用N2或CO2背压灌装、激泡等方式来减少氧的溶入，防止啤酒中多酚及残留蛋白质分解物氧化产生混浊沉淀，从而延长啤酒的保质期。10.过滤工艺的控制清酒过滤中添加硅胶用于吸附蛋白质形成的冷凝固氮、添加PVPP吸附多酚物质。从而可防止产生冷雾浊，推迟啤酒氧化混蚀的出现。11.灌装工艺的控制巴氏杀菌值应控制在25～35PU之间，要求杀菌温度62～63℃，杀菌总时间50～60min。杀菌值小于25PU，杀菌强度不够，将可能引起啤酒生物性混浊；杀菌值大于35PU，杀菌过度，将可能产生热混浊现象。生产中常由于不够重视卫生管理工作，试图通过提高杀菌温度或延长杀菌时间来获得彻底的灭菌效果。这将不利于提高啤酒非生物稳定性。1.7酒工厂废水和副产物的利用废水的处理我国啤酒厂吨酒耗水量较大，平均12～16t/t酒，废水排放量约为耗水量90%。啤酒厂废水来源：一大量冷却水和冲洗水，二洗糟水、废酵母等，三含无机物水，主要来自成品车间的洗涤水。啤酒工厂废水处理中机械处理，主要是消除悬浮固体，在各种处理中均作为首级处理。常用的方法有：〔1〕初级沉淀法〔2〕活性污泥法〔3〕生物氧化塘法〔4〕厌氧处理法。麦槽的利用麦糟又称酒糟或啤酒糟，是啤酒厂最大副产物。湿麦糟产量为110～130㎏/(100㎏投料量)。麦糟水分大，营养丰富，极易变质，不宜久放，本设计主要是及时把湿麦糟出售给畜牧厂。二氧化碳的回收二氧化碳是啤酒发酵中最主要的副产物，经验数据说明，啤酒生产过程中，每百升麦汁实际可回收CO2为2～2.2㎏。酵母的回收与利用啤酒酵母是啤酒生产重要副产物，大罐发酵，每生产1m3啤酒可得3.9㎏枯燥酵母。酵母泥经加热、自溶及枯燥后可制的酵母粉，可以直接作为商品出售，也可以作饲料添加剂，如日本啤酒废酵母有50%用作混合饲料，12%～13%用于强化饲料。本酒厂可以用来制作饲料添加剂。1.8全厂工艺流程根据以上对工艺流程的选择与论证，本设计年产8万吨14度全麦芽啤酒的工艺流程为：不合格麦芽麦糟酒花↑↑↓麦芽→斗式提升机→筛选机→粉碎机→糖化锅→过滤槽→麦汁暂贮罐→麦汁煮沸锅↓热凝固物←盘旋沉淀槽↓酵母泥文丘里管充气←冷麦汁←薄板冷却器↑↙↓清酒罐←硅藻土过滤机←发酵罐←扩大培养罐←麦汁杀菌罐↓灌酒机→压盖机→杀菌机→贴标机→喷码机→装箱→瓶装啤酒图1-5全厂工艺流程图第二章糖化车间工艺计算2.1工艺技术指标及根底数据〔1〕浅色麦芽含水量：6％，焦麦芽:4％，黑麦芽:2％〔2〕原料利用率：98.5％〔3〕无水浸出率：浅色麦芽75％，焦麦芽72％，黑麦芽70％，〔4〕原料配比：浅色麦芽：焦麦芽：黑麦芽＝85％:10％:5％冷却损失：7.0％过滤损失：1.5％ 发酵损失：1.5％〔4〕瓶装损失：2.0％〔5〕总损失：12.0％每年第二、三季度为生产旺季，产量占年总产量的60％，工作日以150天计，年产14ºP黑色啤酒8万吨。2.2糖化物料计算糖化车间的物料平衡计算主要工程为原料〔麦芽〕、酒花用量，冷、热麦汁量，废渣量等。根据额定指标，首先进行100kg原料生产14°P黑色啤酒的物料衡算，然后进行100L14°P黑色啤酒的物料衡算，最后进行80000吨/年发酵车间的物料衡算。利用100kg原料生产黑色14°P黑色啤酒的物料衡算〔1〕热麦汁量 根据定额指标可得到原料收率分别为：麦芽收率为：75％×〔100－6〕＝70.5％焦麦芽收率：72％×〔100-4〕=69.12％黑麦芽收率：70％×〔100-2〕=68.6％混合原料收得率为：〔85％×70.5％＋10％×69.12％+5％×68.6％〕×98.5%＝69.21%由上述算得100kg混合原料可制得的14°P热麦汁量为：〔69.21÷14〕×100＝494.36〔kg〕又知14°P麦汁在20℃时的相对密度为1.055g/cm3，而100°C热麦汁比20℃时的体积增加1.04倍，故热麦汁体积为：〔494.36÷1.055〕×1.04＝487.33〔L〕〔2〕冷麦汁量为：487.33×〔1－7.0%〕＝453.22(L〕〔3〕发酵液量为：453.22×〔1－1.5%〕＝446.42(L〕〔4〕过滤酒量为：446.42×〔1－1.5%〕＝439.72〔L〕〔5〕成品啤酒量为：439.72×〔1－2.0%〕＝430.93〔L〕生产100L14°P黑色啤酒的物料衡算根据上述衡算结果知，100kg混合原料可生产成品14°P啤酒430.93L，故可得出以下结果：〔1〕生产100L14°P黑色啤酒需混合原料量为：〔100÷430.93〕×100＝23.21(kg)〔2〕浅色麦芽耗用量为：23.21×85％＝19.73〔kg〕〔3〕焦麦芽耗用量：23.21×10%=2.32〔kg〕〔4〕黑麦芽耗用量:23.21×5%=1.16〔kg)〔5〕酒花耗用量：〔黑色啤酒酒花参加量为0.2％〕〔487.33÷430.93〕×100×0.2％＝0.226〔kg〕同理，100kg原料耗酒花：430.93/100×0.226=0.974kg〔6〕热麦汁量为：〔487.33÷430.93〕×100＝113.09(L)〔7〕冷麦汁量为：〔453.22÷430.93〕×100＝105.17(L)〔8〕发酵液量为：〔446.42÷430.93〕×100=103.59(L)〔9〕过滤酒量为：〔439.72÷430.93〕×100=102.04〔L)〔10〕湿糖化糟量：浅色麦芽糟+焦麦芽糟+黑麦芽糟设排出湿麦糟含水80％，湿浅色麦芽糟量为：[〔1－6%〕×〔100－75〕÷〔100－80〕]×19.73＝23.18〔kg〕焦麦芽糟量： [(1-4%)×(100-72)÷(100-80)]×2.32=3.12〔kg〕黑麦芽糟量为： [(1-2%)×(100-70)÷(100-80)]×1.16=1.71〔kg〕所以湿糖化糟量为：23.18+3.12+1.71＝28.01〔kg〕同理，100kg原料产生湿糖化糟：430.93/100×28.01=120.70kg(11〕酒花糟量设酒花浸出率为40％。且酒花糟含水80％,那么酒花糟量为：〔〔100－40〕÷〔100－80〕〕×0.226=0.678〔kg〕同理，100kg原料产生湿酒花糟：430.93/100×0.678=2.92kg〔12〕酵母量〔以商品干酵母计〕生产100L啤酒可得2kg湿酵母泥，其中一半生产接种用，一半作商品酵母用，即为1kg湿酵母泥含水85%酵母含固形物量=1×〔100-85〕÷100=15%那么需要含水分7%的商品干酵母量为:15%×100÷(100-7)=0.16(kg)(13)空瓶需要量设每瓶装酒量为0.64L,那么每100L需瓶量为:100÷0.64×(1+0.0015)=159(个)(14)瓶盖需要量设爆瓶率为0.1%,那么瓶盖需要量为:100÷0.64×(1+0.01)=158(个)(15)商标需用量100÷0.64×(1+0.001)=157(张)年产8万吨14°P黑色啤酒糖化车间物料衡算以150天计，占全年产量的60%；设生产旺季每天糖化5次;旺季总糖化次数为750次〔淡季根据需要调整糖化次数〕；可得80000×60%/150=320(t/d);320÷5=64〔t/d)糖化一次定额物料衡算〔1〕成品啤酒量(灌装前)64×1000/(1-2%)/1.015=61901.54(L)〔2〕消耗麦芽61901.54÷430.93×85＝12209.94(kg)〔4〕消耗黑麦芽61901.54÷430.93×5=718.23(kg)〔5〕消耗焦麦芽61901.54÷430.93×10=1436.46〔kg〕〔6〕酒花耗用量61901.54÷430.93×0.974=139.92〔kg〕〔7〕混合原料总用量:12209.94+718.23+1436.46+139.92=14504.55〔kg〕〔9〕热麦汁61901.54÷430.93×487.33＝70003.20(L)〔10〕冷麦汁61901.54÷430.93×453.22＝65103.42〔L)〔11〕湿糖化糟61901.54÷430.93×120.70＝17338.81(kg)〔12〕湿酒花糟61901.54÷430.93×2.72＝390.72(kg)〔13〕发酵液量61901.54÷430.93×446.42＝64126.62(L)〔14〕过滤液量61901.54÷430.93×439.72＝63164.20(L〕由于旺季产量占全年产量的60%，由此可算得全年产量61901.54×5〔次/天〕×150〔天〕/60%=77376925(L〕以单次糖化生产做基准，可算得各个工程全年状况如下：〔1〕全年混合原料需要量：14504.55×5×150/60％＝1.813×107〔kg〕〔2〕全年麦芽耗量：12209.94×5×150/60％＝1.526×107〔kg〕〔4〕全年黑麦芽耗量：718.23×5×150/60％＝8.978×105〔kg〕〔5〕全年焦麦芽耗量：1436.46×5×150/60％＝1.796×106〔kg〕〔6〕全年酒花耗量：139.92×5×150/60％＝1.749×105〔kg〕〔7〕热麦汁量：70003.20×5×150/60％＝8.75×107〔L〕〔8〕冷麦汁量：65103.42×5×150/60％＝8.138×107〔L〕〔9〕全年湿糖化糟量：17338.81×5×150/60％＝2.167×107〔kg〕〔10〕全年湿酒花糟量：390.72×5×150/60％＝4.884×105〔kg〕〔11〕全年发酵液量：64126.62×5×150/60％＝8.016×107〔L〕〔12〕全年过滤酒量：63164.20×5×150/60％＝7.933×107〔L〕〔13〕全年成品啤酒量：61901.54×5×150/60％＝7.738×107〔L〕〔14〕黑色啤酒的密度为1055kg/m3，那么全年成品啤酒量为7.738×107÷1000×1055÷1000=8.1636×104〔t〕表2-1糖化车间物料衡算表物料名称单位100kg混合原料100L黑色啤酒糖化一次定额8万吨/年啤酒生产混合原料kg10023.2114504.551.813×107麦芽kg8519.7312209.941.526×107黑麦芽kg52.32718.238.978×105焦香麦芽kg101.161436.461.796×106酒花kg0.9740.226139.921.749×105热麦汁L487.33113.0970003.208.75×107冷麦汁L453.22105.1765103.428.138×107湿糖化糟kg120.7028.0117338.812.167×107湿酒花糟kg2.720.678390.724.884×105发酵液量L446.42103.5964126.628.016×107过滤酒L439.72102.0463164.207.933×107成品啤酒L430.9310061901.547.738×107备注：14°P黑色啤酒的密度为1055kg/m3,实际年生产啤酒81640t。2.3糖化车间热量衡算糖化用水耗热量1.糖化锅加水量为G1=14364.63×4=57458.52〔kg〕式中14364.63—糖化一次麦芽用量；4—料水比采用1：4自来水平均温度取=18℃,而糖化配料用水温度=50℃,故耗热量为：=G×C×(-)=57458.52×4.18×(50-18)=7685651.64kJ麦醪煮沸过程耗热量1.糖化锅中麦醪的初温计算麦醪的比热容：根据经验公式进行计算。式中w为含水百分率；为绝对谷物比热容，取C浅色麦芽=0.01[(100－6)×1.55＋4.18×6]=1.71[kJ/(kg.K)]C黑麦芽=0.01[(100－2)×1.55＋4.18×2]=1.60[kJ/(kg.K)]C焦麦芽=0.01[(100－4)×1.55＋4.18×4]=1.66[kJ/(kg.K)]麦芽粉温度为18°C，用50°C热水配料，由前面数据可算得麦醪比热=3.68=47.10℃2.工艺要求在63(°C)和70(°C)时都是糖分解的重要温度。混合醪液从47.10(°C)度升温到63(°C)，所需热量=4202516.15(KJ)3.麦醪由63℃升温到70℃=1850164.34(KJ)4.麦醪由70℃升温到78℃洗槽水耗热量洗糟水平均温度为80°C，每100kg原料洗糟用水450kg，那么用水量为G洗=14364.63÷100×450=64640.84(kg)那么麦汁煮沸过程耗热量1.麦汁升温至沸点耗热量由糖化物料衡算表可知，100kg混合原料可得487.33kg热麦汁，并设过滤完毕麦汁温度为70℃2.煮沸过程蒸发耗热量煮沸强度10%，时间1.5h，那么蒸发水分为：故3.热损失为：4.麦汁煮沸总耗热：糖化一次总耗热量2.糖化一次耗用蒸汽量使用表压为0.3MPa的饱和蒸汽，I=2725.3kJ/kg，那么:式中i—相应冷凝水焓561.47kJ/kg;—蒸汽的热效率=95%糖化过程每小时最大蒸汽耗量在糖化过程各步骤中，麦汁煮沸耗热量为最大，且知煮沸时间为90min，热效率为95%，故:相应的最大蒸汽耗量为：全年蒸汽消耗量根据生产设计，旺季糖化次数为750次〔占到全年产量的60%〕。每年糖化次数1250次，共生产啤酒8164t,那么全年蒸汽消耗量为每吨啤酒成品耗蒸汽〔对糖化〕每昼夜耗蒸汽量〔生产旺季算〕糖化车间热量衡算表表2-280000t/a啤酒厂糖化车间总热量衡算表规格MPa每吨产品消耗定额kg每小时最大用量kg/h每昼夜消耗量kg/d年消耗量kg/a蒸汽0.3(表压)512.0711722.07167222.6418056502.4糖化车间工艺耗水量计算〔含冷却水〕糖化用水糖化锅加水比为1：4，糖化锅加料量为12588.35kg。那么每次糖化锅中用水量为14364.63×4=57458.52〔kg〕糖化用水时间为0.5小时，因此每小时最大用水量=57458.52÷0.5=114917.04〔kg/h〕2.4.2洗糟水用量每100kg混合原料洗糟水用量为450kg，那么洗糟水用量为14364.63×450÷100=64640.84〔kg〕洗糟时间定为1.5小时，那么洗糟水最大用量为64640.84÷1.5=43093.9〔kg/h〕2.4.3糖化室洗刷用水一般糖化室及设备洗刷用水每糖化一次，用水约6吨，用水时间为2h，故：洗刷最大用水量=6÷2=3〔t/h〕2.4.4麦汁冷却器冷却用水麦汁冷却时间定为1小时，麦汁冷却温度为96°C降至8°C，冷却水温度为2°C升至80°C。冷却水用量G水=Q/C水〔t2－t1〕麦汁放出热量Q=G麦C麦〔t1,－t2,〕式中：麦汁量G麦=70003.20×1.055=73853.38〔kg〕热麦汁比热C麦=3.65〔KJ/k麦汁温度t1,=95°Ct2,,=10°CC水=4.18〔kJ/kg.°C〕冷却水温度t2=80°Ct1=2°C冷却时间t=1小时所以Q=73853,38×3.65×〔96－8〕=23721705.66〔KJ/h〕G水23721705.66÷[4.18×(80－2)]=72.76(t/h)2.4.5澄清槽洗刷用水单次洗刷耗水量为8吨，冲洗时间0.5小时，那么洗刷最大用水量=8÷0.5=16〔t/h〕2.4.6麦芽汁冷却器清洗用水假设一次冲洗用水6t，清洗时间0.5小时，那么最大用水量=6÷0.5=12〔t/h〕2.4.7CIP装置洗涤用水设配洗液一次用水6t，用水时间为1小时，那么最大用水量=6÷1=6〔t/h〕2.4.8CIP系统配洗液用水配洗液每次用水20t，用水时间为1小时，那么最大用水量=20÷1=20〔t/h〕2.4.9过冷却器洗涤用水过冷却器每次洗刷用水为4t，洗刷地面用水为2t，用水时间为1.5小时，那么最大用水量=〔4＋2〕÷1.5=4〔t/h〕2.4.10硅藻土过滤机洗刷用水设硅藻土过滤机洗刷用水为10t，地面洗刷用水2t，用水时间为1小时，那么最大用水量为12t/h.清酒罐洗刷用水每天洗刷清酒罐两个，用水为10t，地面清洗用水3t,用水时间1小时，那么最大用水量13t/h.2.4.12洗瓶机用水洗瓶机最大生产能力按20000瓶/h计，单瓶清洗用水量1.5k