年產(chǎn)5萬(wàn)噸啤酒工廠設(shè)計(jì)

年產(chǎn)5萬(wàn)噸啤酒工廠設(shè)計(jì)制作人：蔣婷梅同組成員：陳蓉王鵬黎志靈1、背景知識(shí)釀造原料風(fēng)格營(yíng)養(yǎng)成分歷史特點(diǎn)啤酒啤酒的特點(diǎn)

啤酒是以大麥芽和釀造水為主要原料，以大米、玉米等谷物為輔料，以極少量啤酒花為香料，經(jīng)過(guò)啤酒酵母糖化發(fā)酵釀制而成的一種含有豐富的二氧化碳而起泡沫的低酒精度[2.5—7.5%(V/V)]的健康飲料酒。啤酒含有一定量的CO2，一般>0.42%（m/m），可以形成潔白細(xì)膩的泡沫，使人感到有殺口感。它有特殊的啤酒花清香味和適口的苦味，有比較豐富的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，即有較高的發(fā)熱量（181.4KJ/100g啤酒）和含有豐富的營(yíng)養(yǎng)成物質(zhì)（蛋白質(zhì)、碳水化合物、礦物質(zhì)、有機(jī)酸及維生素等）。啤酒的特點(diǎn)啤酒與其他釀造酒有所不同。主要不同點(diǎn)是：使用的原料不同；使用的釀造方式和酵母菌種不同，啤酒有特殊或?qū)Ｓ玫尼勗旆椒?，發(fā)酵用的酵母是經(jīng)純粹分離和專(zhuān)門(mén)培養(yǎng)的啤酒酵母菌種。啤酒的特點(diǎn)啤酒的酒精含量是按質(zhì)量計(jì)的，通常不超過(guò)2—5%。國(guó)外為3—5g酒精/100g啤酒，一般不超過(guò)8g，在我國(guó)一般為3.4—4g酒精/100g啤酒（m/m）。啤酒度不是指酒精含量，而是指酒液原汁中麥芽汁濃度的質(zhì)量百分比。這種標(biāo)度方法僅見(jiàn)于中國(guó)啤酒，在外國(guó)啤酒中還沒(méi)有。啤酒的濃度變化較大，在10—20°之間。我國(guó)啤酒廠過(guò)去分別生產(chǎn)原麥汁濃度為8—18°的10余種啤酒，其中原麥汁濃度為10—12°的啤酒產(chǎn)量最大，生產(chǎn)廠家也較多。啤酒的歷史啤酒是歷史最悠久的谷類(lèi)釀造酒。啤酒起源于9000年前的中東和古埃及地區(qū)，后傳入歐洲，19世紀(jì)末傳入亞洲。目前，除了伊斯蘭教因宗教原因而不生產(chǎn)和不飲用啤酒外，啤酒幾乎遍及世界各國(guó)。埃及人制作啤酒的木像，加州RosicrucianEgyptianMuseum&Planetarium啤酒的歷史最初的啤酒是不加酒花的。在中世紀(jì)的歐洲，人們?cè)靡环N名叫格魯特的藥草及香料為啤酒提味，因這樣做就需要醫(yī)學(xué)知識(shí)及多種材料，故啤酒只能主要在修道院生產(chǎn)。但自14世紀(jì)起，添加蛇麻花的啤酒逐漸盛行于歐亞大陸，因?yàn)樵谀抢锷呗榛ㄊ请S處可見(jiàn)的植物。蛇麻花即啤酒花，簡(jiǎn)稱(chēng)酒花，在全世界啤酒釀造工業(yè)中，一直沿用至今。人們還利用單寧來(lái)澄清啤酒，并抑制雜菌繁殖。由于林德（Linde）發(fā)明了冷凍機(jī)，使啤酒的低溫兩段發(fā)酵成為可能，而啤酒口味更趨柔穩(wěn)。巴斯德（Pasteur）發(fā)明的在60℃下保持30min以殺滅酵母和雜菌的方法，使啤酒的保存期大為延長(zhǎng)。近幾年來(lái)，膜過(guò)濾等技術(shù)的迅速發(fā)展，使“純生啤酒”的生產(chǎn)成為現(xiàn)實(shí)。啤酒的營(yíng)養(yǎng)成分啤酒是一種含有碳水化合物、蛋白質(zhì)、維生素、礦物質(zhì)等平衡性良好的營(yíng)養(yǎng)十分豐富的低酒精度的飲品，素有“液體面包”的美稱(chēng)?？茖W(xué)研究表明，啤酒中含有人體所需的17種氨基酸，其中有8種不是人體所能合成的，人體必需氨基酸占12—22%，含有12種維生素（尤以B族維生素最突出）以及礦物質(zhì)等多種營(yíng)養(yǎng)素。啤酒具有較高的熱量，1L啤酒的熱量可達(dá)1779KJ。因此，早在1972年7月墨西哥召開(kāi)的第9屆世界營(yíng)養(yǎng)食品會(huì)議上，啤酒就被正式推薦為營(yíng)養(yǎng)食品。啤酒的風(fēng)格啤酒風(fēng)格又稱(chēng)典型性，是啤酒色、香、味和泡沫的綜合體現(xiàn)，在啤酒釀造過(guò)程中形成。也因不同地區(qū)人們的習(xí)慣和愛(ài)好而大不相同。啤酒風(fēng)格由其色澤、透明度、泡沫、香氣與口味體現(xiàn)。啤酒的釀造原料釀造大麥輔助原料酒花水大麥子粒主要由胚、胚乳、谷皮三部分組成。大麥含水分12%～20%，含干物質(zhì)80%～88%。通常大麥含水分為13%。碳水化合物主要是淀粉、纖維素、半纖維素和麥膠物質(zhì)，以及不同多糖的分解產(chǎn)物：淀粉是大麥中碳水化合物的最主要成分，含量最多，占干物質(zhì)的58%～65%。淀粉含量越高，浸出物就越多，麥汁收得率也越高；纖維素是細(xì)胞壁的支撐物質(zhì)，主要存在于皮殼中，微量存在于胚及果皮和種皮中，不存在于胚乳中，纖維素的最小組成單位為葡萄糖；半纖維素是植物的骨架物質(zhì)，對(duì)其形態(tài)起支撐作用，所以又稱(chēng)骨架物質(zhì)或支撐物質(zhì)。大麥中半纖維素和麥膠物質(zhì)的含量與大麥成熟度、氣候條件等有關(guān)，約占大麥干物質(zhì)的10%。主要存在于胚乳中，構(gòu)成胚乳細(xì)胞壁，也存在于麥殼中；大麥中含有少量的低分子糖類(lèi)，主要存在于胚和糊粉層中。大麥蛋白質(zhì)主要存在于糊粉層中，胚乳中也有存在，含量一般在9.0%～12.0%之間，蛋白質(zhì)的主要作用：提供酵母營(yíng)養(yǎng)，使啤酒口感醇厚、圓潤(rùn)，豐富啤酒泡沫，使啤酒早期混濁。在啤酒釀造過(guò)程中，除了使用大麥麥芽作為主要原料外，還可添加部分輔助原料。正確使用輔助原料可以降低原料成本，調(diào)整麥汁組成，提高啤酒發(fā)酵度，增強(qiáng)啤酒某些特性，改善啤酒泡沫性質(zhì)。我國(guó)盛產(chǎn)大米，所以大米一直是我國(guó)啤酒釀造廣泛采用的一種輔助原料，其最大特點(diǎn)是淀粉含量高，可達(dá)75%～82%，無(wú)水浸出率高達(dá)90%～93%。酒花學(xué)名“蛇麻”有雌花和雄花之分，啤酒釀造通用雌花。酒花的作用主要是賦予啤酒爽口的苦味和酒花香味、促進(jìn)麥汁和啤酒的澄清、有利于啤酒的泡沫、作為啤酒防腐劑。在酒花的化學(xué)組成中，對(duì)啤酒釀造具有重要意義的三大主要成分是酒花樹(shù)脂、酒花油和多酚物質(zhì)。酒花樹(shù)脂是苦味的主要來(lái)源；酒花油是啤酒酒花香味的主要來(lái)源；多酚物質(zhì)能與蛋白質(zhì)形成復(fù)合物，促進(jìn)蛋白質(zhì)凝固，在啤酒中形成黑色物質(zhì)，增加啤酒的色澤，低分子多酚能賦予啤酒一定的醇厚性。水是啤酒釀造非常重要的原料，按用途分可將啤酒廠用水分為多種，每種水的用途不同，要求也不一樣。水的硬度是指水中離子（主要是鈣、鎂離子）沉淀硬脂酸鈉（皂化）的能力，一般來(lái)講，生產(chǎn)單色啤酒適宜用中等硬度以下的水。回收的酵母要經(jīng)過(guò)洗滌后再用，酵母洗滌用水需達(dá)到無(wú)菌要求，否則雜菌會(huì)進(jìn)入酵母培養(yǎng)液中，進(jìn)而污染發(fā)酵醪。稀釋用水若含有雜菌，會(huì)直接進(jìn)入啤酒中，因此，這兩部分水必須進(jìn)行除菌處理，除菌方法有：沙濾棒過(guò)濾、加氯殺菌、臭氧殺菌、紫外線殺菌。2、生產(chǎn)工藝流程1、麥芽的制備麥芽制造主要有三大步驟：浸麥、發(fā)芽、干燥，流程如下：制麥芽的目的是為了產(chǎn)生出各種水解酶便于糖化時(shí)便于淀粉和蛋白質(zhì)的水解。所制得的麥芽不僅除掉了更多的水分和生腥味，而且干麥芽具有了特色的色，香，味，對(duì)啤酒的風(fēng)味產(chǎn)生了很大影響，這就比直接用大麥粒做糖化原料好。干燥前的麥芽2、麥汁的制備其主要過(guò)程有原料粉碎，糖化，醪液過(guò)濾，麥汁煮沸，麥汁后處理等幾個(gè)過(guò)程。（1）原料粉碎粉碎是一種純機(jī)械加工過(guò)程，原料通過(guò)粉碎可以增大比表面積，使內(nèi)含物與介質(zhì)水和生物催化劑酶接觸面積增大，加速物料內(nèi)含物的溶解和分解。濕法粉碎就是將麥芽通過(guò)噴水浸漬和充以空氣使其水分達(dá)到28—30％，然后在增加水分的條件下，用對(duì)輥粉碎機(jī)粉碎，一面粉碎，一面加水調(diào)漿，泵入糖化鍋。這樣的粉碎物，麥皮完整，面胚乳則被磨成漿狀細(xì)粒，既有利于加速麥汁過(guò)濾，又可增加麥芽浸出率。（2）糖化糖化是麥芽?jī)?nèi)含物在酶的作用下繼續(xù)溶解和分解的過(guò)程。麥芽及輔料粉碎物加水混合后，在不同的溫度段保持一定的時(shí)間，使麥芽中的酶在最適的條件下充分作用相應(yīng)的底物，使之分解并溶于水。原料及輔料粉碎物與水混合后的混合液稱(chēng)為“醪”（液），糖化后的醪液稱(chēng)為“糖化醪”，溶解于水的各種干物質(zhì)（溶質(zhì)）稱(chēng)為“浸出物”。浸出物由可發(fā)酵性和不可發(fā)酵性物質(zhì)兩部分組成，糖化過(guò)程應(yīng)盡可能多地將麥芽干物質(zhì)浸出來(lái)，并在酶的作用下進(jìn)行適度的分解。糊化鍋根據(jù)是否分出部分糖化醪進(jìn)行蒸煮來(lái)分，將糖化方法分為煮出糖化法和浸出糖化法；使用輔助原料時(shí)，要將輔助原料配成醪液，與麥芽醪一起糖化，稱(chēng)為雙醪糖化法，按雙醪混合后是否分出部分濃醪進(jìn)行蒸煮又分為雙醪煮出糖化法和雙醪浸出糖化法。本設(shè)計(jì)中的糖化方法采用的是雙醪二次煮出糖化法。麥芽在糖化鍋中進(jìn)行蛋白質(zhì)分解，輔助原料大米與一部分麥芽在糊化鍋進(jìn)行糊化和液化然后兌醪，達(dá)到所需要的糖化溫度。糊化鍋中投入大米為總麥芽量的20%，料液比為1：5。糊化醪開(kāi)始的溫度為45～50℃，保溫30min，蛋白質(zhì)分解。緩慢升溫至70℃，α-淀粉酶的作用增強(qiáng)，非糖化比例增加。再保溫15min，迅速加熱至沸，保持煮沸狀態(tài)20～40min，然后兌入糖化醪中。糖化鍋中的料水比為1：3.5。（3）麥汁過(guò)濾糖化工序結(jié)束后，應(yīng)在最短時(shí)間內(nèi)，將糖化醪中從原料溶出的物質(zhì)與不溶性的麥槽分開(kāi)，以得到澄清的麥汁。本設(shè)計(jì)中采用的是過(guò)濾槽過(guò)濾麥汁。淡色啤酒的第一道麥汁過(guò)濾后的濃度必須控制在14～16%。第一麥汁濾出后，用水將麥糟中殘留的糖液洗出，其所用的水稱(chēng)洗槽用水，洗出的浸出物稱(chēng)第二麥汁。洗槽用水要求溫度為75～80℃，洗槽殘水濃度為0.5～1.5%。（4）麥汁煮沸和添加酒花麥汁煮沸過(guò)程中的變化其作用1、蒸發(fā)多余的水分2、破壞酶的活性，終止生物化學(xué)變化，固定麥汁組成。3、麥汁滅菌4、浸出酒花中的有效成分5、使蛋白質(zhì)變性凝固采用的是蒸汽常壓煮沸法，為縮短煮沸操作時(shí)間，當(dāng)麥芽汁蓋滿(mǎn)煮沸鍋的加熱器后，即開(kāi)始加熱。并在80℃保持30min，讓?duì)?淀粉酶將殘存的淀粉分解完全。在全部麥芽汁煮沸后，繼續(xù)煮沸60～90min，并始終保持強(qiáng)烈的翻騰狀態(tài)，此期間按時(shí)添加酒花并經(jīng)常取樣檢查煮沸質(zhì)量。酒花采用三次添加法，在麥汁初沸時(shí)，添加全量的10%，防止麥汁起泡沫。間隔二十分鐘后，再次添加。在煮沸終了前5～10分鐘添加最后一批香型酒花或質(zhì)量比較好的酒花。（5）麥芽汁的澄清凝固物是在麥汁煮沸過(guò)程中由于蛋白質(zhì)變性凝固和多酚物質(zhì)不斷氧化聚合而形成的，根據(jù)析出的溫度不同分為熱凝固物和冷凝固物。麥芽汁用于發(fā)酵前還要去除熱凝固物和冷凝固物，也就是麥芽汁的澄清。設(shè)計(jì)中使用的回旋沉淀槽除去熱凝固物。接著用薄板冷卻器讓麥芽汁冷卻，一方面是為了達(dá)到發(fā)酵溫度6～7℃，另一方面使大量的冷凝固物析出。3、啤酒發(fā)酵啤酒發(fā)酵機(jī)理糖類(lèi)的發(fā)酵：啤酒酵母的可發(fā)酵性糖和發(fā)酵順序是：葡萄糖＞果糖＞蔗糖＞麥芽糖＞麥芽三糖酵母發(fā)酵糖類(lèi)生成乙醇和CO2的總反應(yīng)方程式如下：C6H12O6+2ADP+2H3PO42C2H5OH+2CO2+2ATP+113kJ在發(fā)酵的過(guò)程中，人工培養(yǎng)的酵母將麥芽汁中可發(fā)酵的糖份轉(zhuǎn)化為酒精和二氧化碳，生產(chǎn)出啤酒。發(fā)酵在八個(gè)小時(shí)內(nèi)發(fā)生并以加快的速度進(jìn)行，積聚一種被稱(chēng)作“皺沫”的高密度泡沫。這種泡沫在第3或第4天達(dá)到它的最高階段。從第5天開(kāi)始，發(fā)酵的速度有所減慢，皺沫開(kāi)始散布在麥芽汁表面，必須將它撇掉。酵母在發(fā)酵完麥芽汁中所有可供發(fā)酵的物質(zhì)后，就開(kāi)始在容器底部形成一層稠狀的沉淀物。隨之溫度逐漸降低，在8~10天后發(fā)酵就完全結(jié)束了。整個(gè)過(guò)程中，需要對(duì)溫度和壓力做嚴(yán)格的控制。當(dāng)然啤酒的不同、生產(chǎn)工藝的不同，導(dǎo)致發(fā)酵的時(shí)間也不同。通常，貯藏啤酒的發(fā)酵過(guò)程需要大約6天，淡色啤酒為5天左右。

發(fā)酵罐30文庫(kù)專(zhuān)用4、沉淀發(fā)酵結(jié)束以后，絕大部分酵母沉淀于罐底。釀酒師們將這部分酵母回收起來(lái)以供下一罐使用。除去酵母后，生成物“嫩啤酒”被泵入后發(fā)酵罐（或者被稱(chēng)為熟化罐中）。在此，剩余的酵母和不溶性蛋白質(zhì)進(jìn)一步沉淀下來(lái)，使啤酒的風(fēng)格逐漸成熟。成熟的時(shí)間隨啤酒品種的不同而異，一般在7~21天。

5、啤酒過(guò)濾啤酒過(guò)濾是一個(gè)純物理分離過(guò)程，利用過(guò)濾前后的壓差將待過(guò)濾液體從一端推向另一端，穿過(guò)過(guò)濾介質(zhì)，發(fā)酵液中懸浮的微小粒子被截留下來(lái)，濾出的啤酒透明且有光澤。6、包裝每一批啤酒在包裝前，還會(huì)通過(guò)嚴(yán)格的理化檢驗(yàn)和品酒師感官評(píng)定合格后才能送到包裝流水線。成品啤酒的包裝常有瓶裝、聽(tīng)裝和桶裝幾種包裝形式。再加上瓶子形狀、容量的不同，標(biāo)簽、頸套和瓶蓋的不同以及外包裝的多樣化，從而構(gòu)成了市場(chǎng)中琳瑯滿(mǎn)目的啤酒產(chǎn)品。7、分銷(xiāo)越是離生產(chǎn)日期近的啤酒，即越是新鮮越是好喝。從釀酒廠生產(chǎn)出來(lái)的啤酒，通過(guò)運(yùn)輸?shù)椒咒N(xiāo)商處，再?gòu)姆咒N(xiāo)商處到零售商處，最后到消費(fèi)者手中，高效及通暢的分銷(xiāo)渠道是確保消費(fèi)者飲用到新鮮啤酒的保證。3、相關(guān)數(shù)據(jù)表1啤酒生產(chǎn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表350000t/a啤酒廠糖化車(chē)間總熱量衡算表

4、設(shè)備