年产20万吨10度纯生啤酒厂工艺初步设计.doc

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1、黄石理工学院毕业设计（论文）摘要纯生啤酒作为一种口味更加纯正的饮料酒深受消费者的欢迎，其市场需求已经越来越大。本论文综合运用了大学期间所学的各个学科，针对年产20万吨纯生啤酒的发酵工艺进行了设计。通过参阅大量的国内外文献，确定了采用下面发酵法，以70%的大麦和30%的大米为原料进行为期20天（主发酵6天，后发酵14天）的分批式发酵。由物料衡算得出每年需大米9410t、大麦22000t、酒花4700t；由热量衡算得出每年消耗蒸汽9.87107kg；由水衡算得出每生产1t成品啤酒需耗水25.36t，年耗水量为5026608t；由耗冷量的计算得出每年耗冷9.5211010kJ。并且通过对设备的选型与

2、计算得出需要112.4m3的糖化锅1个，924m3的圆筒体锥底发酵罐40个.另外还需要21圈，分为3组的换热管。关键词：纯生啤酒；工艺设计；物料衡算；热量衡算；圆筒锥底发酵罐AbstractAs a taste of draft beer to drink wine more pure welcomed by consumers and its market demand has been increasing. In this paper, various disciplines learned in university is integrated for the technologica

3、l design of beer fermentation process with annual output of 200,000 tons. According to the large number of domestic and foreign literature, 70 percent of the barley and 30 percent of the rice is identified as raw materials and taken it in batches fermentation by the following fermentation for 20 day

4、s (the main fermentation 6 days, 14 days latter fermentation). Drawn from the material balance, 9410t rice,22000t barley and 4700t hops is needed yearly; drawn by the heat balance, annual consumption of steam is 9.87107kg; drawn from the water balance, 25.36 tons beer is consumed for 1 ton, the cons

5、umption of total water is 5026608 tons per year; by the calculation of cold consumption , 9.5211010 kJ of cold is needed yearly. Through the selection of equipment, we can deduce that a pot of glycosylated with 112.4m3, 40 Conical bottom cylindrical fermentation tanks with 924m3 needed and also need

6、 21 circles, divided into 3 groups of tubes.Key Words：draft beer; process design; material cross-operator; heat cross-operator; Fermenter conical bottom cylinder目录1 前言11.1 啤酒发酵方法简介11.2 啤酒概述与发展史21.3 纯生啤酒生产基本工艺介绍61.4 啤酒的市场前景82 啤酒发酵工艺设计102.1 纯生啤酒的酿造基本要求102.2 原料的选择112.3 原料的制备122.4 麦芽的糖化132.5 麦芽汁的发酵142.6

7、 成熟纯生啤酒的过滤152.7 无菌灌装162.8 CIP系统172.9 人员182.10工艺流程图183 物料衡算203.1 啤酒糖化车间工艺流程示意图203.2 啤酒生产基础数据203.3 100kg原料生产10度纯生啤酒的物料衡算213.4 生产100L度纯生啤酒的物料衡算223.5 年产20万吨10度纯生啤酒酿造车间物料衡算表234 热量衡算254.1 糖化工艺流程示意图254.2 糖化车间的热量衡算264.2 糖化车间总热量衡算表355 水衡算365.1 啤酒厂全厂用水工艺流程示意图365.2 水衡算375.3 年产20万吨10度纯生啤全厂用水衡算表436 发酵车间耗冷计算446.1

8、 发酵工艺流程示意图446.2 年产20万吨10度纯生啤酒厂发酵车间耗冷量计算446.3 年产20万吨10度纯生啤酒厂发酵车间冷量衡算表487 设备与选型计算497.1 糖化锅的设计与选型497.2 发酵罐的设计与选型507.3 发酵罐换热器的设计52总结55致谢56参考文献57附录58III1 前言随着经济的发展，人们生活水平的不断提高，啤酒作为一种时尚消费品，已经为人们生活中不可或缺的商品，其市场需求日益渐增。然而，在啤酒行业发展的同时，也存在着品种庞杂缺乏个性、创新乏力盲目跟风、倚重工艺忽视原料、企业规模偏小、渠道单一、赢利力低等问题。因此，如何在我国啤酒生产工业的基础上，提高啤酒的生产

9、工艺技术，提高生产过程的自动化水平，提高产品的技术含量，积极参与国际市场竞争，是一个刻不容缓的问题。本设计采用以酵母菌为菌种的下面发酵法和一罐发酵法（即发酵和后熟在一个罐子中进行）。同时对年产值为20万吨纯生啤酒的生产工艺进行初步设计。以确定其物料，热量，水以及耗冷的衡算，并确定设备的选用数量与尺寸。1.1啤酒发酵方法简介啤酒发酵过程是指啤酒酵母在一定条件下，利用麦汁中的可发酵性物质而进行的正常生命活动，而啤酒就是啤酒酵母在生命活动之中所产生的产物。由于酵母菌类型的不同，发酵的条件和产品要求、风味等的不同，造成发酵方式也不相同。根据酵母发酵类型不同可把啤酒分成上面发酵啤酒和下面发酵啤酒。一般可

10、以把啤酒发酵技术分为传统发酵技术和现代发酵技术。现代发酵主要有圆柱露天锥形发酵罐发酵、连续发酵和高浓稀释发酵等方式，目前主要采用圆柱露天锥形发酵罐发酵。圆柱露天锥形发酵罐发酵有以下特点：（1）底部为锥形便于生产过程中随时排放酵母，要求采用凝聚性酵母。（2）罐本身具有冷却装置，便于发酵温度的控制。生产容易控制，发酵周期缩短，染菌机会少，啤酒质量稳定。（3）罐体外设有保温装置，可将罐体置于室外，减少建筑投资，节省占地面积，便于扩建。（4）采用密闭罐，便于CO2洗涤和CO2回收，发酵也可在一定压力下进行。即可做发酵罐，也可做贮酒罐，也可将发酵和贮酒合二为一，称为一罐发酵法。（5）罐内发酵液由于液体高

11、度而产生CO2梯度。通过冷却控制，可使发酵液进行自然对流，罐体越高对流越强。由于强烈对流的存在，酵母发酵能力提高，发酵速度加快，发酵周期缩短。（6）发酵罐可采用仪表或微机控制，操作、管理方便。（7）锥形罐既适用于下面发酵，也适用于上面发酵。（8）可采用CIP自动清洗装置，清洗方便。（9）锥形罐加工方便，实用性强。（10）设备容量可根据生产需要灵活调整。锥形罐发酵方法的组合形式：（1）发酵贮酒式，两个罐要求不一样，耐压也不同，但对于现代酿酒工艺的应用不大。（2）发酵后处理式，即一个罐进行发酵，另一个罐为后熟处理。对发酵罐而言，将可发酵性成分一次完成，基本不保留可发酵性成分，发酵产生的CO2全部回

12、收并贮存备用，然后转入后处理罐进行后熟处理。其过程为将发酵结束的发酵液经离心分离，去除酵母和冷凝固物，再经薄板换热器冷却到贮酒温度，进行12天的低温贮存后开始过滤。（3）发酵后调整式，即前一个发酵罐类似一罐法进行发酵、贮酒，完成可发酵性成分的发酵，回收CO2、回收酵母，进行CO2洗涤，经适当的低温贮存后，在后调整罐内对色泽、稳定性、CO2含量等指标进行调整，再经适当稳定后即可开始过滤操作。本工艺采用的一罐法工艺有以下优点：清洗消耗少，因只有一个容器必须清洗；转入空罐时CO2损失少；酒损少，因没有了管道中残酒的损失；所需的工作时间少，因不用倒罐；节约能源，因不用倒泵。没有氧侵入的危险。 从经济角

13、度和环境保护角度出发，必须回收CO2，只有在高温后熟工艺中和较低压力下才需要CO2（碳酸化处理）。每个罐子基本上都需要冷却装置。1.2 啤酒概述与发展史1.2.1啤酒的简介啤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。啤酒于二十世纪初传入中国，属外来酒种。啤酒是根据英语Beer译成中文“啤”，称其为“啤酒”，沿用至今。啤酒以大麦芽酒花水为主要原料经酵母发酵作用酿制而成的饱含二氧化碳的低酒精度酒11。啤酒是以麦芽（包括特种麦芽）为主要原料，以大米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

14、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。1.2.2啤酒的营养价值啤酒素有“液体面包”的雅称，其营养丰富，发热量高。啤酒中除含就进和CO外，还含有人体需要的多种氨基酸，维生素，糖类及无机盐等成分，这些营养成分易被人体吸收利用，因而，啤酒具有很高的营养价值。1972年在墨西哥召开的第九届“国际营养食品会议”上，啤酒被正式选定为营养食品13。啤酒可以用于佐餐或作为清凉饮料，酒温以1214饮用为宜。此外，啤酒还有一定的药理作用。它含有叶酸，维生素B12，能改善消化机能，预防心血管疾病等。1.2.3啤酒的分类当前

15、市场上的啤酒琳琅满目，这些啤酒可以依据不同的标准分为以下几种：a、根据原麦汁浓度分类(1)低浓度啤酒(Small Beer)原麦汁浓度在2.5%9.0%之间，酒精含量0.8%2.5%之间的属低浓度啤酒。儿童啤酒、无醇啤酒均属此类型。(2)中浓度啤酒(light Beer)原麦汁浓度在11%l4%之间，酒精含量3.2%4.2% 之间的属中浓度啤酒。这类啤酒产量最大，最受消费者欢迎。淡色啤酒多属此类型。(3)高浓度啤酒(Strong Beer)原麦汁浓度在14%20%之间，酒精含量4.2% 5.5%，少数酒精含量高达7.5%，这种啤酒均属高浓度啤酒。黑色啤酒即属此类型。这种啤酒生产周期长，含固形物

16、较多，稳定性强，适宜贮存或远销。b、根据啤酒色泽分类（1）淡色啤酒：色度在514EBC之间。淡色啤酒为啤酒产量最大的一种。淡色啤酒又分为浅黄色啤酒、金黄色啤酒。浅黄色啤酒口味淡爽，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。（2）浓色啤酒：色泽呈红棕色或红褐色，色度在1440EBC之间。浓色啤酒麦芽香味突出、口味醇厚、酒花苦味较清。（3）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、口味浓醇、泡沫细腻，苦味根据产品类型而有较大差异。c、根据杀菌方法分类(1)纯生啤酒：采用特殊的酿造工艺，严格控制微生物指标，使用包括0.45微米微孔过滤的三级过滤，不进行热杀菌，

17、让啤酒保持较高的生物、非生物、风味稳定性。这种啤酒非常新鲜、可口，保质期达半年以上。(2)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。(3)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，优级啤酒保质期为120天。d、根据啤酒酵母性质分类（1）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1520C。啤酒的香味突出。（2）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510C。啤酒的香味柔和。世界上绝大部分国家采用下面发酵啤酒。e、根据包装容器分类瓶装啤酒、易拉罐装啤酒、桶装啤酒1.

18、2.4纯生啤酒的特点纯生啤酒是经过严格无菌处理（非热杀菌），确保酒液内没有任何活体酵母或其他微生物，保质期达六个月到一年，又称为冷杀菌啤酒。是近几十年逐步发展起来的一种啤酒新产品，其追求的目标是啤酒口感的新鲜、纯正和爽口。其生产是建立在整个酿造、过滤、包装全过程对污染微生物严格控制的基础上，其特点体现在纯和生这两个字上。“纯”是指啤酒是由麦汁接入酵母发酵而来，一般的啤酒生产往往容易污染杂菌，影响啤酒品质。“生”是指发酵完成之后经过滤的啤酒仍含有部分酵母，普通啤酒为避免灌装后酒液发酵变质，须对灌装后的酒进行巴氏杀菌处理。但啤酒在有氧的条件下进行热处理会损失部分营养物质，并对新鲜口感造成损害，破坏

19、原有的啤酒香味，产生不愉快的老化味。而纯生啤酒的生产不经高温杀菌，采用无菌膜过滤技术滤除酵母菌、杂菌，使啤酒避免了热损伤，保持了原有的新鲜口味，其口感新鲜，酒香清醇，口味柔和。最后一道工序进行严格的无菌灌装，避免了二次污染。另外纯生啤酒与一般的生啤酒又有所区别，纯生啤酒是采用无菌膜过滤技术，滤除了酵母菌和杂菌，保质期可达180天；生啤酒虽然也未经高温杀菌，但它采用的是硅藻土过滤机，只能滤掉酵母菌，杂菌不能被滤掉，因此其保质期一般在37天。因此纯生啤酒具有很长的保质期12。1.2.5纯生啤酒的发展与现状啤酒的起源与谷物的起源密切相关。人类使用谷物制造酒类饮料已有8000多年的历史。已知最古老的酒

20、类文献，是公元前6000年左右巴比伦人用黏土板雕刻的献祭用啤酒制作法。公元前4000年美索不达米亚地区已有用大麦小麦蜂蜜制作的16种啤酒。公元前3000年起开始使用苦味剂。但首次明确使用酒花作为苦味剂是在公元768年。啤酒的酿造技术是由埃及通过希腊传到西欧的。在中世纪的德国，啤酒的酿造业主结成了坚强的同业公会。使用啤酒花作苦味剂的德国啤酒也已输往国外，不来梅汉堡等城市均因此而繁荣起来。17世纪之后，啤酒作为近代工业迅速发展，使美国成为超过德国的啤酒生产国。19世纪酿造学家相继阐明有关酿造技术。1857年，L.巴斯德确立生物发酵学说；1845年，C.J.巴林阐明发酵度理论；1881年，E.汉森发

21、明了酵母纯粹培养法，使啤酒酿造科学得到飞跃的进步，由神秘化经验主义走向科学化。蒸汽机的应用，1874年林德冷冻机的发明，使啤酒的工业化大生产成为现实。目前全世界啤酒年产量已居各种酒类之首，已突破100000ML。1986年全世界生产啤酒101588.7ML。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，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400

22、0ML。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。纯生啤酒是20世纪末在我国兴起的，起源于20世纪90年代中期，我国最早的纯生啤酒是珠江啤酒厂生产的,98年投放市场。纯生啤酒的酿造是啤酒界的一次革命，从原料、工艺、设备、均与传统酿造啤酒有着巨大的区别，突出的特点就是无菌酿造、设备价值昂贵、生产成本加大，仅检测费用比普通啤酒高20倍，可以说纯生啤酒是高科技产品，因此它的价格较高。我国目前有四平金士百啤酒，北京燕京，陕西汉斯，广东珠江，青岛啤酒，四川雪花等厂家生产纯生啤酒。我国年生产啤酒近2200万吨，但目前纯生啤酒产量还不足50万吨，在日本纯生啤

23、酒产量占啤酒总产量的95，德国占50，而我国还不到3，但是，纯生啤酒已代表中国啤酒市场的发展方向，是啤酒业的一次革命，它符合消费潮流，前景广阔。1.3纯生啤酒生产基本工艺介绍1.3.1新型啤酒发酵设备（1）圆筒体锥底立式发酵罐（简称锥形罐 ）这种发酵罐目前已广泛用于上面或下面发酵啤酒后生产。锥形罐 可单独用于前发酵或后发酵，还可以将前，后发酵合并在该罐 进行（一罐法）。这种设备的优点在于能缩短发酵时间,而且具有生产上的灵活性，帮能适合于生产各种类型啤酒的要求。其优点是能缩短发酵时间，而且具有生产上的灵活性，故能使用于各类啤酒的生产要求。目前国内外啤酒厂使用较多的是锥形罐。本设计也是采用这种发酵

24、罐进行啤酒发酵生产。如图1-1所示图1-1 圆筒体锥底发酵罐（2）联合罐这是一种在近几年在美国出现的一种叫“Universal ”型的发酵罐。这是一种具有较浅锥底的大直径（高径比为1.1:1.3）的发酵罐，能在罐内进行机械搅拌，并具有冷却装置。如图1-2所示。这种联合罐的生产上的用途与锥形罐在发酵生产上用途相同，既用于前后发酵，也能用于多罐法及一罐法生产。因而它适合多方面的需要，故又称为通用罐。它的主体是一个圆柱体。由带人孔的薄壳垂直圆柱体，拱形顶有足够斜度的除去酵母的锥底所组成。罐体采用15cm厚的聚尼烷作保温层，聚尼烷是泡沫状的，外面还要包盖能经得起风雨的铝板。联合罐可以采用机械搅拌，也可

25、以通过对罐 体的精心设计达到同样的搅拌作用。 图1-2 联合罐（3）朝日罐朝日罐又称朝日单一酿槽，它是1972年日本朝日啤酒公司试制成功的前发酵和后发酵合一的室外大型发酵罐。朝日罐与锥底罐具有相同的功能，但生产工艺不同。它的特点是利用离心机回收酵母，利用薄板换热器控制发酵的温度，利用循环泵把发酵液抽出又送回去。这三种设备互相组合，解决了前、后发酵温度控制和酵母的控制的问题，同时也解决了消除发酵液不成熟的风味，加速啤酒的成熟。因此利用朝日罐进行一罐法生产啤酒的优点是：可加速啤酒的成熟。发酵时罐的装量达96%，提高设备利用率。1.3.2啤酒发酵新技术（1）浓醪发酵1967年开始应用于生产。是采用高

26、浓度麦汁进行发酵，然后再稀释成规定浓度成品啤酒的方法。它可在不增加或少增加生产设备的条件下提高产量。原麦汁浓度一般为16P左右。（2）快速发酵快速发酵是通过控制发酵条件，在保持原有风味的基础上，缩短发酵周期，提高设备利用率，增加产量。快速发酵法工艺控制条件为：在发酵过程某阶段提高温度；增加酵母接种量；进行搅拌。（3）连续发酵1906年已有啤酒连续发酵的方案，但直到1967年才得到工业化的应用。主要应用国家有新西兰英国等。由于菌种易变异和杂菌的污染以及啤酒的风味等问题，使啤酒连续发酵工艺的推广受到限制。1.4啤酒的市场前景数据显示，今年上半年全国啤酒行业继续保持平稳发展的态势，累计生产啤酒164

27、2万千升，同比增长14.2%，啤酒行业景气度上升。从半年报看，上半年很多上市公司业绩表现良好。青岛啤酒、燕京啤酒今年上半年实现净利润分别达20199.65万元、15442.65万元，同比增长23.81%、5.25%。随着国民经济的发展，消费升级时代的到来，啤酒、乳品等以往非主流食品消费量得到大幅提升。我国啤酒产量从2000年的223.1万吨一路飙升到2010年的423.6万吨，年均增长率接近50%。同时，我国还有大量消费群体未开发，巨大的农村市场还未充分挖掘，有巨大的潜在消费力作保证，啤酒行业的增长趋势将会得到延续。数据统计，二季度内，241只基金合计向食品饮料、批发与零售贸易、机械设备仪表3

28、个行业投入350亿元，上述三个行业的市值增长占到基金新增市值的七成，啤酒板块成为基金热衷的增持对象。特别的是纯生啤酒具有熟啤酒相同的生物稳定性和非生物稳定性，又有较长时间内保持啤酒的新鲜程度（风味稳定性）和较好的口味、以及良好的酒体外观和泡沫性能。在目前的发展趋势来看，愈发受到广大消费者的青睐。因此，一个优良的生产工艺的设计是迫不及待的。2 啤酒发酵工艺设计2.1纯生啤酒的酿造基本要求因为纯生啤酒生产的整个生产过程均要求严格的无菌操作，所以本设计中对整个酿造过程要求非常严格的污染控制能力和产品质量的管理能力。（1）纯种酿造的关键-啤酒酵母 纯生啤酒的生产是纯种酿造和有效控制后期污染的有机地结合

29、。任何杂菌的存在都会影响啤酒的质量。 （2）选择良好的酒基 经过发酵、后熟的啤酒，应具有良好的质量（包括风味、泡沫、非生物稳定性和满足理化指标要求）。生产中应认真做到：把好原料关、选好菌种、严格生产工艺与操作。 （3）保证有可靠的无菌生产条件 纯生啤酒生产就是在生产过程中有效控制杂菌的结果，而不是通过各种手段处理的结果。生产过程中严格控制杂菌是纯生啤酒生产的关键，无菌过滤和无菌灌装则是生产的辅助手段。因此，啤酒整个生产全过程要尽量做到没有或基本没有杂菌污染，才能保证纯生啤酒的质量和减少后期处理的工作负荷量。 （4）在前道工序严格控制微生物污染的基础上，生产纯生啤酒进行的无菌过滤要满足以下要求：

30、无菌过滤的有效性，对任何微生物除去率要达到要求，并且不会影响啤酒的口味、泡沫等质量要求；选用合理的无菌过滤组合，一般要求应按深层过滤-表面过滤-膜过滤的顺序进行组合，其孔径选择为：深层过滤13微米、表面过滤0.81微米、膜过滤0.450.65微米。应配置两组过滤组合，以保证正常生产；具有独立的CIP和膜再生系统； （5）纯生啤酒包装时，要有以下基本要求：包装容器清洗系统（含瓶、易拉罐、生啤酒桶）应保证清洁、无菌；对灌装车间，灌装机可以放在一个密闭的无菌房间内，室内空气要进行有效的过滤，室内对室外保持正压，约0.030.05kPa；对输送啤酒瓶的输送链，在未灌装啤酒、密封以前的部分应使用带有消毒

31、作用的链润滑剂，同时在灌装机前的部分输送链应有不断清洗装置，确保整个输送链的卫生；生啤酒灌装线的洗瓶机，应采用单端进出，防止进瓶端的污瓶污染出瓶端的洁净瓶；洗净的啤酒瓶在输送到灌装机的过程中，要有密闭的防护罩，避免灰尘、飞虫等的污染1。2.2原料的选择本设计中选择的主要原料是大麦，水，酒花，酵母及辅料。2.2.1大麦大麦是啤酒生产的重要原料，要先将起制成麦芽，才能再用于酿酒。它不仅淀粉含量高而且还为糖化时提供了各种丰富的酶系和含氮物质，这为后发酵过程提供了良好的物质基础。2.2.2水水是啤酒含量最多的成分，在酿造的过程中，水中的各种离子的作用是不可低估的，在一定程度上影响酵母的生产和啤酒的质量

32、。故设计中需要对用水量进行衡算。2.2.3酒花酒花对啤酒的质量非常重要，它不仅赋予啤酒特殊的苦味，同时也影响啤酒的苦味与香气。酒花又称忽布花、蛇麻花，其学名为 Hunmulus Lupulus L，属荨麻科葎草属，为多年生蔓性草本植物，雌雄异株，酿酒上均用雌花。酒花的主要化学成分包括：酒花树脂、酒花油和多酚物质2。在啤酒酿造中酒花的作用是： a、赋予啤酒特殊的香气与清爽的苦味；b、形成啤酒优良的泡沫，增加啤酒的泡沫性和稳定性；c、使蛋白质沉淀，有利于麦汁的澄清；d、酒花有抑菌作用，能增强麦芽汁和啤酒的防腐能力;e、酒花对啤酒酿造的不利影响是，酒花中的花色苷能引起啤酒的非生物性浑浊。2.2.4酵

33、母根据酵母的特性不同，可以将酵母分为上面酵母（Saccharomyces cervisiae Hansen）和下面酵母（Saccharomyces Carlsbergensis Hansen）啤酒酵母中几乎不含脂肪、淀粉和糖，而含有绝佳的蛋白质、完整的B族维生素、多种生物态矿物质及优质膳食纤维。“三低四优”是对其营养特点的高度概括：低脂、低糖、低热量（不含胆固醇），优质完全蛋白质（含人体必需的8种氨基酸）、完整的B族维生素群、14种生命结合态的优质矿物质、优质功能性膳食纤维。营养酵母的特点是均衡营养，其营养成分的构成特别适合人体的需求，能够平衡由于饮食结构不合理而带来的营养失衡和消除缓解由此而

34、引发的健康问题3。啤酒酵母是一种非常安全、营养丰富、均衡的食用微生物，啤酒酵母是吸收麦芽精华后，通过运用现代生物技术把酵母加工成纯天然的营养食品，可以直接食用。对啤酒发酵而言酵母的作用是至关重要的，它直接影响着啤酒的口味和特点。因此在进行酿造前需要选择优良的酵母。优良啤酒酵母的评估包括：细胞形态呈圆形或卵圆形；生长繁殖力强；发酵活力高；凝聚性强；双乙酰还原能力强；耐压能力强；有稳定的遗传性能；具有良好的啤酒风味和泡沫性能。2.2.5辅料使用辅料是为了提供廉价的浸出物或糖类，这样会减少麦芽的使用量，降低啤酒生产的成本。主要的辅料有大米、玉米、小麦、糖和淀粉糖浆。本设计所采用的辅料为大米。2.3原

35、料的制备2.3.1 粗选、分选a、粗选供生产啤酒用的大麦，由于含有泥土、砂石、草屑、杂谷或金属等杂质物，所以在浸麦前要采用粗选机将大麦进行清理。本设计采用三级振动筛进行大麦的原料的粗选，筛体往复运动的振幅大小，可调节偏重块的重量来达到。物料中的轻杂质由前后风道排出。由于物料在筛上面运动，砂石及其他杂质按其形状的不同分级清理出来，使被加工谷物达到整洁。b、分选分选目的是进一步清除大麦中的灰尘、麦芒、杂谷、碎麦等夹杂物，并将大麦按麦粒度进行分级5。2.3.2浸麦、发芽a、浸麦是将经精选后的大麦置于浸麦槽中浸渍。精选大麦在用水浸渍过程中，由于浸渍水的循环置换及通入压缩空气，使大麦得到进一步清洗，并排

36、除二氧化碳。大麦的含水量由原来的13%左右增加至43%48%，同时麦粒因得到通风而增强了发芽的活力。b、发芽大麦是酿造啤酒的主要原料，但首先必须将其制成麦芽方能用于酿酒。大麦在人工控制和外界条件下发芽，大麦发芽后成为绿麦芽。2.3.3 干燥、除根a、干燥大麦经过粗选、分选、浸渍、发芽后制成的绿麦芽还必须经过干燥将它制成干麦芽，以利于长期贮藏。干燥的目的是使麦芽的含水量从45%左右降至3.5%左右，并通过烘焙而增加麦芽特有的色、香、味，同时使麦根容易脱落。b、除根经干燥后的干麦芽不能马上用于酿酒，因麦根中含有其它杂质，而且苦味，会破坏啤酒的味道和改变啤酒的色泽，所以必须用除根机除去已干燥的麦根，

37、并利用风力清除其它杂质。2.4麦芽的糖化2.4.1 糊化、糖化a、糊化淀粉在常温下不溶于水，但当水温至53以上时，淀粉的物理性能发生明显变化。淀粉在高温下溶胀、分裂形成均匀糊状溶液的特性，称为淀粉的糊化。糊化后的产物又叫糊精。b、糖化是利用糖化酶将糊化产物糊精或低聚糖进一步水解转化为麦芽糖的过程。混合醪被泵入煮沸锅之前需先在过滤槽中去除其中的麦芽皮壳，并加入酒花再二次煮沸。2.4.2 过滤过滤是产品分离的一种方法，在啤酒生产过程中多次用到过滤技术，其主要原理是根据各种物质分子或颗粒的大小、形状、酸碱性和其他物化性质的不同进行分离产物的技术。2.4.3煮沸、冷却a、煮沸在煮沸锅中，混合醪被煮沸以

38、吸取酒花的味道，并起色和消毒。在煮沸后，加入酒花的麦芽汁被泵入酒花分离器和回旋沉淀槽以除去不需要的酒花剩余物和不溶性的蛋白质。b、冷却洁净的麦芽汁从回旋沉淀槽中泵出后，被送入薄板换热器冷却，冷却至主发酵温度6。随后，麦芽汁中被加入酵母，开始进入发酵的程序。2.5 麦芽汁的发酵广义的发酵是指利用生物体（包括微生物、植物细胞、酵母菌等）的代谢功能，使有机物分解的生物化学反应过程。狭义的发酵是指微生物通过无氧氧化将糖类转变成乙醇的过程。发酵分为有氧发酵和无氧（厌氧）发酵。啤酒发酵属于无氧发酵。在啤酒发酵的过程中，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

39、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610天后主发酵就完全结束了。整个过程中，需要对温度和压力做严格的控制。主发酵结束以后，绝大部分酵母沉淀于罐底。将这部分酵母回收起来以供下一罐使用。除去酵母后，生成物嫩啤酒继续在此锥形罐内培养，即后发酵。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721天4。2.6

40、 成熟纯生啤酒的过滤2.6.1 过滤方法经过后发酵的成熟酒，大部分蛋白质颗粒和酵母已经沉淀，少量悬浮于酒中，须滤除方能包装。对啤酒的分离要求是：产量大，质量高（透明度高），劳动条件好，CO2损失小，不易污染，不影响风味，啤酒不吸收氧。实际上不论何种方法要达到十全十美的效果很困难的。普通成熟啤酒的过滤多采用硅藻土过滤法。或者经过高温灭菌处理的熟啤酒，但这种方法减少了啤酒原有的香醇、新鲜味，存在口味上的不稳定性。而本设计中纯生啤酒由于采用了无菌膜过滤能保证啤酒内微生物含量只在每瓶1-2个之间,所以不需要经过巴氏杀菌,由于酒花里面含防腐成分能抑制微生物的繁殖,加上罐装为无菌罐装,所以可以保证啤酒的质

41、量.操作和设备要求基本上没多大的变化。2.6.2膜过滤技术在纯生啤酒生产中广泛采用静态膜过滤对啤酒除菌，膜过滤具有较好的微生物可靠性、合理的经济性和优良的品质性。其原理是：膜过滤是一种与膜孔径大小相关的筛分过程，以膜两侧的压力差为驱动力，以膜为过滤介质，在一定的压力下，当原液流过膜表面时，膜表面密布的许多细小的微孔只允许水及小分子物质通过而成为透过液，而原液中体积大于膜表面微孔径的物质则被截留在膜的进液侧，成为浓缩液，因而实现对原液的分离和浓缩的目的12。2.6.3啤酒预过滤为了减轻低温无菌膜过滤系统的微生物负荷，因此本设计中对纯生啤酒需先经预过滤处理，即一般是在硅藻土过滤后搭配无菌过滤纸板精

42、滤或过滤精度为12tma的膜过滤，将清酒中的微生物数量控制在50个lOOmL以下。在硅藻土过滤机和精滤机杀菌时各点的温度都要求达到8590，同时过滤用的硅藻土和添加剂用水全部要使用无菌水或脱氧水。清酒输送系统和管道采用固定管道和自动转罐系统，以减少微生物的污染机会。2.6.4低温无菌膜过滤建立低温无菌膜过滤系统双座阀、压力变送器校验和完整性测试异常情况处理等管理制度。由于CIP清洗和过滤过程中的压力波动会对膜滤芯产生冲击作用，清洗和过滤过程要严格监控压差波动情况，膜系统压差偏高时要对成品酒进行扩大抽样检查。膜过滤出口酒液在取瞬时样的基础上可增加用全自动取样阀取连续样，每隔一定时间换一次瓶，酒液

43、全部抽滤处理。膜过滤连续生产时间一般不要超过12小时。滤芯在使用一段时间后，要定期拆开进行内部检查和滤芯单支完整性检测，以确保每支滤芯处于完好状态8。2.7无菌灌装国内空气质量一般都不太令人满意，因此为保险起见，无菌灌装应考虑在无菌室内进行。无菌室内洁净度要求达到一万级或更高级别，无菌室内通入经过除尘、除菌过滤处理的空气，并保持一定的正压，温度控制在1826，相对湿度控制50%65%。每天生产前对无菌室的空气进行一次臭氧灭菌，以保持空气的无菌洁净度。2.7.1 啤酒瓶生产纯生啤酒的玻璃瓶最好采用新瓶。瓶子在洗瓶机中经过碱洗和热水洗后最后采用无菌水喷淋冲洗，使啤酒瓶中保持一定量的二氧化氯含量。另

44、外在冲瓶机以及灌装机中均采用110130的饱和蒸汽杀菌，可使瓶子达到无菌要求。2.7.2瓶盖 纯生啤酒所用的瓶盖要求供应商在无菌状态下制成并用无菌塑料袋装好后装入纸箱，确保盖在运输和贮存过程中不受到污染。瓶盖在进入无菌问到倒入贮斗时都要在无菌状态下进行，另外，在封盖前经过紫外线杀菌，以确保无菌。2.7.3工艺用水无菌室设备内部和外部清洗用水、击泡用水、润滑用水等工艺用水全部采用无菌水。无菌水需先经多级袋式过滤或膜过滤除去水中的杂菌后，再添加0312mgL二氧化氯处理。而击泡水在使用前要再经过8085的高温加热处理2.7.4 灌装设备灌酒机应采用无死角的电子阀，管道的连接应采用最高等级防渗漏带自

45、清洗的双座阀、三座阀。灌装区域即使配有自动泡沫清洗系统，操作人员也要定期将不容易清洗的部件手动拆开清洗，对灌装区域的空间空气每周用雾化的消毒剂消毒一次。灌装设备每灌装4小时进行一次泡沫清洗，能有效抑制微生物在设备表面的生长15。2.8 CIP系统CIP即：Clean In Place的缩写，原位清洗（在线清洗、就地清洗）。 CIP系统是酿造工序的重点系统，在日常工作中技术人员和操作人员要加强检查，注意检查清洗液浓度和温度、杀菌剂的添加程序和浓度，以及清洗时间(要求回流温度达到工艺要求时才开始计时)等操作是否符合工艺要求。CIP系统管道走向和布置应合理，不能存在卫生死角。每月应对CIP系统罐进行

46、一次酸洗或碱洗和全面检查，并对CIP系统的微生物状况进行检测，避免CIP系统本身成为污染源。要定期校验CIP泵的输出量、检查清洗喷球的畅通情况，并定期拆开罐体附件检查内部清洁状况，以确保CIP清洗效果。2.9 人员无菌室工作人员资格：具用广泛的技术知识，工作负责，对卫生问题有敏锐触角。公司应定期对工作人员进行食品卫生及微生物基本知识、卫生检查及管理、灌装线的清洁及杀菌措施和紧急应对措施的培训，不断提升员工的素质。工作人员(尤其要强调的是设备维修人员)进出无菌室必须按一定程序换鞋、换无菌服、戴工作帽及手部消毒，无关人员一律不能进入无菌间，以减少外来污染。2.10工艺流程图根据上面内容，绘制出本次

47、设计的基本流程图如图2-1所示。图2-1 啤酒生产工艺流程图3 物料衡算物料衡算是工艺计算的基础，在整个工艺计算中开始得最早，并且是最先完成的项目。本设计中的物料平衡计算主要项目为原料（大麦麦芽、大米）和酒花用量，热麦芽汁和冷麦芽汁量，废渣量（糖化糟和酒花糟）等。3.1啤酒糖化车间工艺流程示意图啤酒糖化车间工艺流程见图2-1。3.2啤酒生产基础数据本设计中啤酒生产基础数据表见表3-112 。表3-1 啤酒生产基础数据表项目名称百分比（%）定额指标原料利用率98麦芽水分6大米水分12无水麦芽浸出率78无水大米浸出率90原料配比麦芽70大米30啤酒损失率冷却损失7发酵损失2过滤损失1装瓶损失2总损失123.3 100kg原料生产10度纯生啤酒的物料衡算（1）热麦汁计算根据表3.2 可得原料的收率分别为：麦芽汁收率： 无水麦芽浸出率(1麦芽水分)= 7