啤酒工廠畢業(yè)設(shè)計(jì)

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畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

題目：年產(chǎn)

15萬(wàn)KL-啤酒工廠的初步設(shè)計(jì)

食品與生物工程系

專(zhuān)業(yè)：應(yīng)用生物技術(shù)(微生物工程)

目錄

前言??????????????????????2

第一章總論??????????????????3

其次章產(chǎn)品生產(chǎn)方法、工藝流程及技術(shù)條件制定??8

第三章發(fā)酵車(chē)間工藝論證????????????14

第四章全廠物料衡算，水、電、熱、冷、氣衡算??36

第五章鍋爐、電站、空壓站、冷凍站的要求及選型?47

第六章、重點(diǎn)設(shè)備的設(shè)計(jì)計(jì)算???????????48

第七章啤酒的過(guò)濾與罐裝????????????49

第八章、衛(wèi)生和環(huán)境的保護(hù)及綜合利用???????50

附表及

↓冷麥汁↓

酵母、CO2→發(fā)酵罐

↓

啤酒過(guò)濾機(jī)

↓充CO2

清酒罐

↓

灌裝機(jī)→鮮啤

↓

殺菌機(jī)→熟啤2.3技術(shù)制定

技術(shù)條件的制定是后面的熱量衡算、水、電、汽和冷的衡算主依據(jù)，應(yīng)首先進(jìn)行制定。

2.3.1麥芽－連續(xù)增濕粉碎麥芽粉碎

麥芽粉碎常采用的干法粉碎、濕法粉碎、回潮粉碎和連續(xù)浸漬增濕粉碎4種方法。（1）干法粉碎是傳統(tǒng)的粉碎方法，要求麥芽水分在6%～8%為宜，此時(shí)麥粒松脆，便于控制浸麥度，其缺點(diǎn)是粉塵較大，麥皮易碎，簡(jiǎn)單影響麥芽汁過(guò)濾和啤酒的口味和色澤。國(guó)內(nèi)中小啤酒企業(yè)普遍采用輥式粉碎機(jī)，有對(duì)輥、四輥、五輥和六輥之分。

（2）濕法粉碎所謂濕法粉碎，是將麥芽用20～50℃的溫水浸泡15～20min，使麥芽含水量達(dá)25%～30%之后，再用濕式粉碎機(jī)粉碎，之后兌入30～40℃的水調(diào)漿，泵入糖化鍋。其優(yōu)點(diǎn)是麥皮比較完整，過(guò)濾時(shí)間約定縮短，糖化效果好，麥芽汁清亮，對(duì)溶解不良的麥芽，可提高浸出率（1%～2%）；缺點(diǎn)是動(dòng)力消耗大，每噸麥芽粉碎的電耗比干法高20%～30%；另外，由于每次投料麥芽同時(shí)浸泡，而粉碎時(shí)間不一，使用權(quán)其溶解性產(chǎn)生差異，糖化也不均一。

（3）回潮粉碎又叫增濕粉碎，是介于干法、濕法中間的一種方法。是在很短時(shí)間里身麥芽通入蒸汽或一定溫度的熱水，使麥殼增濕，使麥皮具有彈性而不破碎，粉碎時(shí)保持相對(duì)完整，有利于過(guò)濾。而胚乳水分保持不變，利于粉碎。增濕時(shí)可用50kPa的干蒸氣處理30～40s，增濕0.7%～1.0%。也可用40～50℃的熱水，在3～4m的螺旋輸送機(jī)中噴霧90～120s，增濕1%～2%，增濕后麥皮體積可增加10%～25%。其優(yōu)點(diǎn)是麥皮而不碎，可加快麥芽汁過(guò)濾的速度，減少麥皮有害成分的浸出。蒸汽增濕時(shí)，應(yīng)控制麥溫在50℃以下，以免破壞酶的活性。增濕粉碎系20世紀(jì)60年代推出的粉碎方法，由于其控制方法及操作比較困難，所以此法增濕粉碎并未普及。（4）連續(xù)浸漬增濕粉碎此方法是20世紀(jì)80年代德國(guó)Steineicher和Happman等公司推出的改進(jìn)型濕式粉碎機(jī)。它將濕法粉碎和增濕粉碎有機(jī)地結(jié)合起來(lái)。已稱(chēng)量的干麥芽先進(jìn)入一半麥芽暫存?zhèn)}，然后在加料輥的作用下連續(xù)進(jìn)入浸漬室，用溫水浸漬60s，使麥芽水分達(dá)到23%～25%，麥皮變得富有彈性，隨即進(jìn)入粉碎機(jī)，邊噴霧邊粉碎，粉碎后落入調(diào)漿槽，加水調(diào)漿后泵入糖化鍋。

由于此法改進(jìn)了前幾種方法的缺點(diǎn)，減輕了輥?zhàn)迂?fù)荷，電耗接近干法粉碎，麥芽浸漬時(shí)間基本相等，麥芽溶解性一致。這種方法得到的麥芽汁質(zhì)量高，又節(jié)

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約能耗。所以用這種方法粉碎麥芽。

操作要點(diǎn)：將已稱(chēng)量好的干麥芽送入麥芽暫存?zhèn)}（斗），使其連續(xù)流過(guò)增濕段。且在1min內(nèi)流過(guò)增濕段，用熱水增濕約60s，水溫為70℃，使麥芽水分達(dá)25%。

2.3.2大米－四輥式粉碎

粉碎得細(xì)一些就是了，這有利于糊化和糖化。2.3.3糖化技術(shù)

因本廠生產(chǎn)的是淡色啤酒，淡色啤酒的生產(chǎn)宜用復(fù)式一次煮出糖化法，又因使用了輔料，要有糊化鍋。這也符合復(fù)式一次煮出糖化法要求，要有糊化鍋。

本設(shè)計(jì)采用的是復(fù)式一次煮出糖化法，其技術(shù)與操作如下：

(1)、在糊化鍋內(nèi)先放入50℃的水，料水比為1：5左右，再加適量石膏粉，快速攪拌。然后，放入20%的麥芽粉，再投入大米粉，以1℃/min的速度升溫至70℃，保溫10min,再在10min內(nèi)由70℃加熱到100℃，并煮沸30min。

(2)、糖化鍋中按料水比1:3.5放水，水溫應(yīng)達(dá)到蛋白質(zhì)分解溫度50℃，快速攪拌，加適量酸和石膏，利用麥水混合器，將麥芽粉和水進(jìn)行混合后進(jìn)入糖化鍋，以防麥粉飛揚(yáng)和結(jié)塊現(xiàn)象。麥芽質(zhì)量決定蛋白的分解時(shí)間（30～60min）。蛋白休止及糖化期間均不開(kāi)攪拌器。蛋白分解終止之后，快速攪拌，將煮沸的糊化醪泵入糖化鍋進(jìn)行糖化，一般采用65℃或68℃,也有采用63℃或70℃的.現(xiàn)采用63℃30分鐘。醪液pH為5.4~5.6。當(dāng)?shù)庖悍磻?yīng)呈淺紫色，表示糖化已快完全，可放出1/3左右的醪液進(jìn)入糊化鍋，進(jìn)行其次次煮沸。開(kāi)攪拌器快速攪拌，將其次次煮沸的醪液兌入糖化鍋至78℃，再泵入過(guò)濾設(shè)備進(jìn)行過(guò)濾。此時(shí)pH5.2~5.4，麥槽沉淀快，上層麥芽汁清。圖解：

自來(lái)水，18℃

料水比1：4料水比1：5

糖化鍋熱水，50℃糊化鍋

50℃60分鐘50℃↓20分鐘

70℃(10分鐘)

↓10分鐘63℃30分鐘100℃(30分鐘)

70℃(30分鐘至糖化基本完全)部分醪液（1/3左右）70℃↓10分鐘

78℃(終止)100℃

麥芽汁過(guò)濾

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2.3.4．麥汁的過(guò)濾采用過(guò)濾槽法過(guò)濾。由于麥芽的粉碎使用了連續(xù)浸漬增濕粉碎，得到的麥皮粉碎度很適合此方法的過(guò)濾。

2.3.5煮沸

采用新型麥芽汁煮沸系統(tǒng)（Merlin煮沸系統(tǒng)）1）新型麥芽汁煮沸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

新型煮沸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)十分簡(jiǎn)單，主體設(shè)備是名為Merlin的煮沸鍋.在鍋底安裝一個(gè)錐形加熱面，對(duì)麥芽汁進(jìn)行煮沸和蒸發(fā)，旋繞沉重槽安裝在Merlin煮沸鍋的下面,變可作為麥芽汁暫存槽，另外還需要像傳統(tǒng)打出麥芽汁泵一樣根據(jù)功率發(fā)裝的一臺(tái)變頻調(diào)控泵來(lái)完成麥芽汁表面以下的麥芽汁分層.另外，再加上一臺(tái)酒花添加罐，便構(gòu)成了完整的Merlin煮沸系統(tǒng)。

新型麥芽汁煮沸系統(tǒng)實(shí)際是將煮沸鍋和旋繞槽串連起來(lái)形成的一個(gè)閉合循環(huán)系統(tǒng)。麥芽汁被連續(xù)地送到雙層夾套加熱表面，再送到蒸發(fā)點(diǎn),然后送旋繞沉淀槽澄清。如此反復(fù)進(jìn)行,直至煮沸終止。

Merlin的核心結(jié)構(gòu)是對(duì)煮沸鍋的內(nèi)加熱器做了完全的改造。將原來(lái)的列管式內(nèi)加熱器改為圓錐形雙層夾套式加熱器，錐形加熱面分成兩個(gè)區(qū)域，一個(gè)加熱

2.

面占1/3，另一個(gè)加熱在占2/3.麥芽汁的加熱面積為每噸麥芽汁0.6M與煮沸鍋內(nèi)加器的加熱面積一致。2）工藝過(guò)程（1）.麥芽汁的預(yù)熱由旋繞槽(暫存槽)泵送的麥汁被連續(xù)地送到雙層夾套加熱面并送到蒸發(fā)點(diǎn).蒸汽壓力1.3×105Pa，錐形加熱器內(nèi)的兩個(gè)加熱帶同時(shí)加熱，每小時(shí)循環(huán)5-6次，把麥芽汁加熱至沸騰的時(shí)間為20-30min.這時(shí)進(jìn)入旋繞槽的兩個(gè)開(kāi)關(guān)開(kāi)啟，麥芽汁進(jìn)入旋繞沉淀槽澄清。

（2）.麥芽汁的煮沸麥芽汁沸騰后，這時(shí)關(guān)閉一個(gè)加熱帶，只用一個(gè)加熱帶供熱，蒸汽壓力8×104-1.1×105Pa。每小時(shí)物質(zhì)刺激次數(shù)減少至3-4次。麥芽汁仍送旋繞槽物循環(huán)，煮沸35min。沸騰后5min第一次添加酒花，沸騰近終止時(shí)其次次添加酒花。

（3）.旋繞沉淀槽靜置將蒸汽閥門(mén)關(guān)閉,中止循環(huán)，麥芽汁靜置25-30min。（4）.氣提階段澄清后麥芽汁在送往麥芽汁冷卻器過(guò)程中將麥芽汁中可揮發(fā)性的有寄放器物質(zhì)排出去，同時(shí)通過(guò)蒸發(fā)排除大量潛熱,并將其回收加以利用.這時(shí)僅開(kāi)一個(gè)加熱帶，蒸汽壓力控制在8.5×104-1.5×105Pa。麥芽汁的流量可根據(jù)麥芽汁冷卻溫度進(jìn)行調(diào)理。3）能量回收煮沸鍋在加熱，沸騰和氣提過(guò)程中產(chǎn)生的二次蒸汽連同旋繞沉淀時(shí)產(chǎn)生的二次蒸汽經(jīng)排汽微由蒸汽冷凝器進(jìn)行熱交換。將從麥芽汁預(yù)熱器出來(lái)的78℃熱水加熱到96℃,送到貯存罐作為能量貯存。再用96℃的熱水預(yù)熱進(jìn)入煮沸鍋的麥芽汁使之溫度達(dá)到93℃之后通過(guò)新型麥芽汁煮沸系統(tǒng)將麥芽汁加熱至沸騰。這樣，不僅煮沸鍋上升的二次蒸汽得到了回收，而且旋繞沉淀槽上升的二次蒸汽也得了回收。

4）新型麥芽汁煮沸系統(tǒng)的特點(diǎn)

（1）有利于改善麥芽汁質(zhì)量由于麥芽汁層極薄和巨大的加熱面，所有對(duì)麥芽汁質(zhì)量不利的物質(zhì)，均可最大限度地隨著蒸汽一起排放出去.根據(jù)坦尼克公司提供的報(bào)告，較低的煮沸強(qiáng)度，可使12°P麥芽汁的TB值由滿鍋時(shí)的19.8L高到

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38.0;游離DMS由滿鍋時(shí)的372μg/L降到49μg/L，對(duì)普通煮沸麥芽汁可凝固性氮同滿鍋時(shí)的47μg/L降至23μg/L，而Merlin煮沸系統(tǒng)麥芽汁可凝固性氮?jiǎng)t升高到28mg/L,有利于啤酒的泡持性。

（2）有利于提高啤酒的質(zhì)量傳統(tǒng)煮沸蒸發(fā)率為8%左右，而Merlin的蒸發(fā)量將為4%。麥芽汁從93℃加熱到95℃蒸發(fā)量為0.8%，煮沸時(shí)蒸發(fā)量為1.8%，氣特時(shí)蒸發(fā)量為1.5%,總蒸發(fā)量為4.1%~4.5%。由于溫溫和煮沸避免了高強(qiáng)度時(shí)蛋白質(zhì)的過(guò)度凝聚，對(duì)啤酒泡持性有積極作用的氮成分得到了保護(hù).這樣釀制的啤酒泡持性好，啤酒口味更溫柔,酒花香味更明顯。

（3）有利于縮短煮沸時(shí)間Merlin煮沸系統(tǒng)麥芽汁加熱需20~30min,煮沸需35min，總計(jì)只需55~65min，比傳統(tǒng)的90min縮短了35~25min，每天可保證達(dá)到8次.假使將原有設(shè)備加以改造,譬如再增加一臺(tái)旋繞沉淀槽或者縮短旋繞沉淀槽的滯留時(shí)間，并且調(diào)整泵和薄板冷卻器與之匹配，每天可達(dá)到12次。（4）有利于節(jié)省能源Merlin系統(tǒng)將煮沸鍋和旋繞沉淀槽的二次蒸汽全部回收并將熱量貯存在能量貯存罐中，用它來(lái)預(yù)熱麥芽汁，與無(wú)蒸汽冷凝器熱量回收裝置的老系統(tǒng)的總蒸發(fā)率12%相比，可節(jié)省能源近72%。（5）有利于環(huán)保.凈化環(huán)境據(jù)斯坦尼克公司提供的資料介紹，使用傳統(tǒng)煮沸方

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法，每次糖化將釋放出溫室氣體二氧化碳311kg廢氣1211m，一氧化碳103g;而使用Merlin煮沸系統(tǒng)，二氧化碳釋放量減少到189kg廢氣減少到735m3，一氧化碳減少到63g可見(jiàn),Merlin煮沸系統(tǒng)有利于環(huán)保和凈化環(huán)境。

（6）有利于提高經(jīng)濟(jì)效益據(jù)斯坦尼克公司提供的資料介紹，Merlin煮沸系統(tǒng)可使麥芽汁預(yù)熱到93℃至沸騰的溫岔較小，故所需的能耗低，也可適度減少加熱面,降低設(shè)備投資。由于采用熱能貯存裝置，可比不采用熱能貯存裝置的單位能耗大幅下降。因此，可顯著提高產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)效。

采用新型麥芽汁煮沸系統(tǒng)（Merlin煮沸系統(tǒng)），加熱需30分鐘，煮沸需35分鐘。

2.3.6．麥汁冷卻與充氧

麥汁煮沸后要盡快濾除酒花槽，分開(kāi)熱凝固物，急速降溫至發(fā)酵溫度6—8℃，并給冷麥汁充入溶解氧以利酵母的生長(zhǎng)繁殖。

2.4啤酒發(fā)酵工藝條件的控制2.4.1發(fā)酵周期

發(fā)酵同時(shí)期由產(chǎn)品類(lèi)型、質(zhì)量要求、酵母性、接種量、發(fā)酵溫度、季節(jié)等確定，一般12~14天。尋常，夏季普通啤酒發(fā)酵周期較短，優(yōu)質(zhì)啤酒發(fā)酵周期較長(zhǎng)，淡季發(fā)酵周期適當(dāng)延長(zhǎng)。所采用的菌種代謝能力強(qiáng)，雙乙酰還原快，發(fā)酵周期12天足夠，現(xiàn)確定為12天。2.4.2酵母接種量

一般根據(jù)酵母性能、代數(shù)、衰弱狀況、產(chǎn)品類(lèi)型等決定。接種量大小由添加酵母數(shù)確定。發(fā)酵開(kāi)始時(shí)為（10~20）×106個(gè)/ml；發(fā)酵旺盛時(shí)為（6~7）×107個(gè)/ml；排酵母后為（6~8）×106個(gè)/ml；0度左右貯酒時(shí)為（1.5~3.5）×106個(gè)/ml。2.4.3、發(fā)酵溫度

發(fā)酵溫度是指主發(fā)酵階段的最高發(fā)酵溫度。由于傳統(tǒng)的原因，啤酒發(fā)酵溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于啤酒酵母的最適溫度。上面啤酒發(fā)酵采用8--22℃，下面啤酒發(fā)酵采用7--15C。由于，采用低溫發(fā)酵可以防止或減少細(xì)菌的污染，代射副產(chǎn)物減少，有利于啤酒的風(fēng)味。

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發(fā)酵溫度較高，酵母增殖濃度，氨基酸同化率高，PH值降低迅速，高分子蛋白質(zhì)、多酚和酒花樹(shù)脂沉淀較多，不但易釀成淡爽型啤酒，而且在一致儲(chǔ)酒期可以釀成非生物穩(wěn)定性好的啤酒。近代，啤酒類(lèi)型崇尚淡爽，因此，比較喜歡采用較高溫度（10--12℃）發(fā)酵。好多學(xué)者認(rèn)為，啤酒副產(chǎn)物主要在酵母增殖階段大量形成，為了使啤酒風(fēng)味保持原有風(fēng)味，應(yīng)當(dāng)采用較低的接種溫度（8--9℃）主發(fā)酵最高溫度不宜超過(guò)12℃。這里確定為10℃。這是由菌種的特性確定的。詳細(xì)見(jiàn)重點(diǎn)車(chē)間論證章。2.4.4、罐壓

根據(jù)產(chǎn)品類(lèi)型、麥芽汁濃度、發(fā)酵溫度和酵母菌種等的不同確定。一般發(fā)酵時(shí)最高罐壓控制在0.07~0.78MPa。一般最高罐壓為發(fā)酵最高溫度值除以100（單位MPa）。過(guò)去傳統(tǒng)發(fā)酵均為敞口式發(fā)酵（主），近代不管大罐還是傳統(tǒng)發(fā)酵池均采用密閉式發(fā)酵。為了回收CO2，主發(fā)酵采用帶壓發(fā)酵，人們發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)酵母菌株，在有罐壓下發(fā)酵，均發(fā)現(xiàn)酵母增殖濃度減少，發(fā)酵滯緩，減少由于升溫所造成的代謝副產(chǎn)物過(guò)多的現(xiàn)象，防止產(chǎn)生過(guò)量的高級(jí)醇、酯類(lèi)，同時(shí)有利于雙乙酰的還原，并可以保證酒足飯飽中二氧化碳的含量。啤酒中CO2含量和罐壓、溫度的關(guān)系為：

CO2（%，質(zhì)量分?jǐn)?shù)）=0.298+0.4p－0.008t式中：p――罐壓（壓力表讀數(shù)）（MPa）t――啤酒品溫（℃）。2.4.5、滿罐時(shí)間

從第一批麥芽汁進(jìn)罐到最終一批麥芽汁進(jìn)罐所需時(shí)間稱(chēng)為滿罐時(shí)間。滿罐時(shí)間長(zhǎng)，酵母增殖量大，產(chǎn)生代謝副產(chǎn)物a-乙酸乳酸多，雙乙酸峰值高，一般在12~24h，最好在20h以內(nèi)。2.4.6、發(fā)酵度

可分為低發(fā)酵度、中發(fā)酵度、高發(fā)酵度和超高發(fā)酵度。對(duì)于淡色啤酒發(fā)酵度的劃分為：低發(fā)酵度啤酒，其真正發(fā)酵度48%~56%；中發(fā)酵度啤酒，其真正發(fā)酵度59%~63%；高發(fā)酵度啤酒，其真正發(fā)酵度65%以上，超高發(fā)酵度啤酒（干啤酒）其真正發(fā)酵度在75%以上。目前國(guó)內(nèi)比較流行發(fā)酵度高的淡爽性啤酒。

在發(fā)酵過(guò)程中，發(fā)生一系列的生物化學(xué)反應(yīng)。由于酵母的作用，麥汁中的可發(fā)酵性糖降低，其降低的程度可用發(fā)酵度表示。發(fā)酵度是指隨著發(fā)酵的進(jìn)行，麥汁中的比重逐漸下降，亦即浸出物濃度逐漸下降，下降的百分率稱(chēng)為發(fā)酵度。發(fā)酵度=[(E─E')/E]×100%式中E發(fā)酵前麥汁的濃度；E'發(fā)酵后的麥汁的濃度。

一般主酵終止，糖度3.5─5.5，PH=4.2─4.4；中等發(fā)酵度的啤酒，發(fā)酵度為62%─64%。

第三章發(fā)酵車(chē)間工藝論證

3.1啤酒酵母

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根據(jù)酵母在啤酒發(fā)酵液中的性狀，可將它們分成兩大類(lèi)：上面啤酒酵母(Saccharomycescerevisiae)和下面啤酒酵母(Saccharomycescarlsbergensis)。上面啤酒酵母(Saccharomycescerevisiae)在發(fā)酵時(shí)，酵母細(xì)胞隨CO2浮在發(fā)酵液面上，發(fā)酵終了形成酵母泡蓋，即使長(zhǎng)時(shí)間放置，酵母也很少下沉。下面啤酒酵母(Saccharomycescarlsbergensis)在發(fā)酵時(shí)，酵母懸浮在發(fā)酵液內(nèi)，在發(fā)酵終了時(shí)酵母細(xì)胞很快凝聚成塊并沉積在發(fā)酵罐底。依照凝聚力大小，把發(fā)酵終了細(xì)胞迅速凝聚的酵母，稱(chēng)為凝聚性酵母；而細(xì)胞不易凝聚的下面啤酒酵母，稱(chēng)為粉未性酵母。影響細(xì)胞凝聚力的因素，除了酵母細(xì)胞的細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)外，外界環(huán)境(例如麥芽汁成分、發(fā)酵液pH值、酵母排出到發(fā)酵液中的CO2量等)也起著十分重要的作用。國(guó)內(nèi)啤酒廠一般都使用下面啤酒酵母生產(chǎn)啤酒。

上面啤酒酵母和下面啤酒酵母，兩者在細(xì)胞形態(tài)、對(duì)棉子糖發(fā)酵能力、凝聚性以及啤酒發(fā)酵溫度等方面有明顯差異。但當(dāng)培養(yǎng)組分和培養(yǎng)條件改變時(shí)，兩種酵母各自的特性也會(huì)發(fā)生變化。

用于生產(chǎn)上的啤酒酵母，種類(lèi)繁多。不同的菌株，在形態(tài)和生理特性上不一樣，在形成雙乙酰高峰值和雙乙酰還原速度上都有明顯區(qū)別，造成啤酒風(fēng)味各異。3.2關(guān)于酵母菌株的選擇――西德DX1酵母

西德DX1菌種的形態(tài)：細(xì)胞較小,呈圓形、卵圓形，細(xì)胞膜薄，無(wú)空泡，細(xì)胞核明顯，菌落呈乳白色，邊緣整齊，表面光滑，潮濕，菌落厚大，生長(zhǎng)快。

下面是應(yīng)用西德DX1酵母的一些數(shù)據(jù)。關(guān)于發(fā)酵曲線的確定。

1．用于中試的麥芽汁的成分分析表，如下：項(xiàng)目單位第一鍋其次鍋原麥汁濃度%10.81210.764--

第三一鍋第四鍋第五鍋10.68810.68810.69215

色度總酸麥芽糖8.558.318.228.45糖比非糖1：0.261：0.261：0.281：0.26PH5.455.355.455.45a-N190190194191糖化時(shí)間222324252．雙乙酰檢驗(yàn)跟蹤結(jié)果時(shí)間11.211.2311.2411.2511.2611.2711.2811.2911.3012.22雙乙酰0.060.080.120.160.100.060.050.050.040.03mg/L溫度℃11.012.2012.2014.004.004.0000003．糖度的測(cè)定時(shí)間11.2111.2211.2311.2411.2511.26糖度（BX）滿罐10.008.67.704.904.20溫度(℃)10.0010.4511.8013.3013.9014.004．酵母數(shù)的測(cè)定時(shí)間11.2211.2311.2411.2511.2611.2711.2811.2911.3012.112.212.312.4酵母數(shù)230036004300600025001900190017001200900700700600(萬(wàn)/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．半成品與成品酒的分析測(cè)定時(shí)間及酒令12月4日（13天）12月5日測(cè)項(xiàng)目半成品成品名稱(chēng)酒精（w/w，%）4.0304.030實(shí)際濃度（w/w，%）3.2193.169原麥汁濃度（w/w，%）11.0711.02真正發(fā)酵度(%)70.9271.24總酸(100ml所消耗1NNaOHml數(shù))2.252.10色度(EBC單位)7.556.54--

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100ml消耗0.4000.1Niml數(shù)100ml消耗2.171NNaOHml數(shù)g/100g8.651：0.255.4Mg/l187日210.422.140.422.000.401.920.441.86

PH4.44.5苦味質(zhì)(BU)3030雙乙酰(mg/L)0.030.06CO2(w/w，%)0.05西德DX1酵母試驗(yàn)生產(chǎn)結(jié)論

1.DX1酵母的代謝能力強(qiáng)。便于工作雙乙酰在發(fā)酵溫度14℃4天內(nèi)，就能解決雙乙酰還原問(wèn)題（見(jiàn)表）。雙乙酰峰值最高才在0.16mg/l,已經(jīng)達(dá)到了輕工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的0.2mg/l（以下）。特別是DX1酵母在0℃保溫其間還能盡快還原雙乙酰，所以這種酵母在國(guó)內(nèi)是少見(jiàn)的。

2.酵母適應(yīng)溫度的能力強(qiáng)。在中試期間，最高發(fā)酵溫度達(dá)16~17℃，但只要控制好糖度，是不會(huì)有什么影響的，而且DX1不受酵母增殖池底部溫度低的影響，照樣擴(kuò)培不影響生產(chǎn)。

3.酵母死亡率低.從1～７代酵母的使用狀況看，經(jīng)檢查未發(fā)現(xiàn)有死酵母，生命力極強(qiáng)。

4.原麥汁濃度提高了。從表可以看出，平均原麥汁濃度10.7%，面最終成品濃度為11.02。僅這項(xiàng)就大有潛力可挖。

5.啤酒發(fā)酵度。最高發(fā)酵溫度14℃4～5天，發(fā)酵度達(dá)65％以上，特別是成品啤酒發(fā)酵度，都能達(dá)到麥汁極限發(fā)酵度。

６．酵母凝集性強(qiáng)，灑液清，酵母回收最大，使用代數(shù)高，錐罐可使用1～9代。

７．啤酒生產(chǎn)周期短，由于酵母代謝能力強(qiáng)，雙乙酰還原快，所以發(fā)酵期12天足夠，設(shè)備利用率提高45～50％。

８．啤酒成熟早，口味好。入口利索，給人以安逸感。經(jīng)生產(chǎn)試驗(yàn)，啤酒質(zhì)量穩(wěn)定，且有提高，各項(xiàng)技術(shù)理化指標(biāo)均超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。該菌種適合大型露天錐開(kāi)罐以及傳統(tǒng)發(fā)酵，是一支很有發(fā)展前途的優(yōu)良菌種。所以選用該菌種作為發(fā)酵菌種發(fā)酵啤酒。其發(fā)酵期12天。

3.3啤酒酵母的擴(kuò)大培養(yǎng)流程

擴(kuò)大培養(yǎng)是將試驗(yàn)室保存的純種酵母，逐步增殖，使酵母數(shù)量由少到多，直至達(dá)到一定數(shù)量后，供生產(chǎn)需要的酵母培養(yǎng)過(guò)程。西德DX1酵母擴(kuò)培流程

菌管斜面5mL麥汁管8支(25-27℃3天)50mL麥汁三角瓶(25℃2

天)250mL麥汁三角瓶4支(25℃2天)20升卡氏罐(14℃2天)200升種子罐(14℃2天)720升麥汁增殖罐三個(gè)(12℃2天)15噸酵母增殖池(10-12℃2天)82m3錐形罐15噸，溫度12℃，3天內(nèi)追滿至68噸。3.4啤酒酵母擴(kuò)大培養(yǎng)工藝

在無(wú)菌室開(kāi)啟原菌試管，挑取1菌耳酵母菌菌落，接入己滅菌的盛有5ml麥芽汁的試管中，共8支試管，每支接1菌耳。接種后塞好棉塞，置25℃恒溫箱中培養(yǎng)24h。

a.從上述8支已活化1次的酵母試管中，分別挑取菌液8~10菌耳，接種到盛有5ml已滅菌麥芽汁的另外8支試管中，于25℃可培養(yǎng)24h。接著再重復(fù)1次，總共活化3次。

b.將8支試管經(jīng)3次活化的試管酵母，分別倒入8支盛有50ml滅菌麥芽汁

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的三角瓶中。接種后，瓶口用火焰滅菌，再放入25℃恒溫箱中培養(yǎng)24h。用于接種的酵母培養(yǎng)液與麥芽汁體積之比為1:5。c.將上述培養(yǎng)好的酵母種液，分別倒入8個(gè)盛有500ml滅菌麥芽汁的1000ml三角瓶中。接種后瓶口用火焰滅菌，然后放入25℃恒溫箱中培養(yǎng)24h。酵母種液與麥芽汁體積之比為1:10。培養(yǎng)期間要經(jīng)常振蕩容器，以增加溶解氧。d.將上述培養(yǎng)好的酵母種液，分別倒人4個(gè)盛有20L滅菌麥芽汁的卡氏罐中。接種后瓶口用火焰滅菌，然后將三角瓶置于滅菌室在常溫下培養(yǎng)24h。酵母菌種液與麥芽汁體積之比為1:10。培養(yǎng)溫度比上一次培養(yǎng)要低，目的是讓酵母逐步適應(yīng)低溫發(fā)酵的要求，但降溫幅度不能太大，否則會(huì)影響酵母活性。培養(yǎng)期間要經(jīng)常振蕩大三角瓶。

e.在培養(yǎng)室，將上述4個(gè)卡氏罐的酵母種液一次倒入1個(gè)己滅菌的鋁桶內(nèi)，參與冷麥芽汁160L。酵母種液與麥芽汁體積之比為1：2。在13~14℃下培養(yǎng)24~36h。培養(yǎng)期間要通入無(wú)菌空氣，以滿足酵母細(xì)胞對(duì)氧氣的需求。

f.在上述240L鋁桶酵母培養(yǎng)液中，參與480L冷麥芽汁，于12~13℃下繼續(xù)培養(yǎng)24~36h。酵母種液與麥芽汁體積之比為1:2。

g.將上述720L酵母種液等量倒入3只酵母增殖池內(nèi)，每缸一次性加麥芽汁到滿量480L。培養(yǎng)溫度為10~12℃，培養(yǎng)時(shí)間24~36h。種液與麥芽汁體積之比為1：2。培養(yǎng)期間要通入無(wú)菌空氣。

h.將培養(yǎng)好的3只酵母增殖池酵母2180L酵母種子液倒入15T容積的增殖槽中，參與冷麥芽汁4200L，在12℃下培養(yǎng)24h。酵母種子液與麥芽汁體積比為1：2。培養(yǎng)期間要通入無(wú)菌空氣。

i.將上述酵母培養(yǎng)液倒入83T發(fā)酵槽內(nèi)，參與冷麥芽汁9600L，達(dá)到酵母種子液與麥芽汁體積之比為1：2，在7~7.5℃下培養(yǎng)24h，期間通入無(wú)菌空氣。之后追加冷麥芽汁至滿量83T。滿槽后轉(zhuǎn)入正常發(fā)酵。冷麥芽汁的量與酵母種子液體積之比為1:0.85。主發(fā)酵(也稱(chēng)前發(fā)酵)6~7天。主發(fā)酵終止后，即將發(fā)酵液(俗稱(chēng)嫩啤酒)從酒液排出口引入后發(fā)酵罐，并完成后發(fā)酵，待嫩啤酒排完，應(yīng)及時(shí)回收發(fā)酵槽底部的酵母，經(jīng)過(guò)篩和漂洗，得到零代酵母，這種酵母泥即可供生產(chǎn)使用。酵母泥存放的時(shí)間不得超過(guò)3天，并做到先洗滌的先用。擴(kuò)大培養(yǎng)后，經(jīng)過(guò)車(chē)間生產(chǎn)周轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)的第1次沉淀酵母，稱(chēng)為第一代種子。在正確洗滌和正常發(fā)酵條件下，酵母使用代數(shù)一般為7~8代。

3.5啤酒發(fā)酵

將酵母泥與麥芽汁按1：1進(jìn)行混合，通入無(wú)菌空氣，使酵母細(xì)胞懸浮并壓送到酵母增殖池的麥芽汁中，使麥芽汁與酵母細(xì)胞充分地混勻，待滿池后再放置12~24h。在長(zhǎng)出新酵母細(xì)胞和分開(kāi)去凝固物后，將酵母培養(yǎng)液和新麥芽汁同時(shí)添加到發(fā)酵罐。

然后采用下部頂CO2泵入大罐，由于其容量較大，常需分批送入麥汁，一般要求在10~18h內(nèi)裝滿罐，品溫以9℃為宜。裝滿罐后麥汁即進(jìn)入發(fā)酵階段。24h后要在錐罐底排放一次冷凝固物和酵母死細(xì)胞。5~7d后，當(dāng)麥汁糖度降到4.8~5.0℃左右時(shí)，要封罐讓其自升溫至12℃，當(dāng)罐壓升到0.08~0.09MPa，糖度降到3.6~3.8℃時(shí)，要提高罐壓到0.10~0.12MPa，并以0.2~0.3℃/h的速度使罐溫降溫到5℃，并保持此罐溫12~24h，自發(fā)酵的第七至八天開(kāi)始排放酵母。由于罐壓較大，排放的酵母不能再回收利用。在發(fā)酵接近后期時(shí)，在2~3d內(nèi)繼續(xù)以0.l℃/h的速度降溫，使罐溫降至0~l℃，并保持此溫7~l0d，且保持罐壓0.1MPa，

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啤酒發(fā)酵總時(shí)間約需21~28d。

啤酒的發(fā)酵也遵循微生物的生長(zhǎng)規(guī)律，低泡期、高泡期、落泡期和泡蓋形成期。在啤酒發(fā)酵過(guò)程中，酵母在厭氧環(huán)境中經(jīng)過(guò)糖酵解途徑（EMP）將葡萄糖降解成丙酮酸，然后脫羧生成乙醛，后者在乙醇脫氫酶催化下還原成乙醇。在整個(gè)啤酒發(fā)酵過(guò)程中，酵母利用葡萄糖除了產(chǎn)生乙醇和CO2外，還生成乳酸、醋酸、檸檬酸、蘋(píng)果酸和琥珀酸等有機(jī)酸，同時(shí)有機(jī)酸和低級(jí)醇進(jìn)一步聚合成酯類(lèi)物質(zhì)；經(jīng)過(guò)麥芽中所含的蛋白質(zhì)降解酶將蛋白質(zhì)降解成胨、肽后，酵母菌自身含有的氧化還原酶繼續(xù)將低含氮化合物進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成氨基酸和其它低分子物質(zhì)。這些繁雜的發(fā)酵產(chǎn)物決定了啤酒的風(fēng)味、泡持性、色澤及穩(wěn)定性等各項(xiàng)指標(biāo)，使啤酒具有獨(dú)特的風(fēng)格。3.6發(fā)酵機(jī)理

啤酒的生產(chǎn)是依靠純種啤酒酵母利用麥芽汁中的糖、氨基酸、等可發(fā)酵性物質(zhì)通過(guò)一系列的生物化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生乙醇、二氧化碳及其它代謝副產(chǎn)物，從而得到具有獨(dú)特風(fēng)味的低度飲料酒。啤酒發(fā)酵過(guò)程中主要涉及糖類(lèi)和含氮物質(zhì)的轉(zhuǎn)化以及啤酒風(fēng)味物質(zhì)的形成等有關(guān)基本理論。3.6.1啤酒發(fā)酵的基本理論

冷麥芽汁接種啤酒酵母后，發(fā)酵即開(kāi)始進(jìn)行。啤酒發(fā)酵是啤酒酵母體內(nèi)所含的一系列酶類(lèi)的作用下，以麥芽汁所含的可發(fā)性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)為底物而進(jìn)行的一系列生物化學(xué)反應(yīng)。通過(guò)新陳代謝最終得到一定量的酵母菌體和乙醇、CO2以及少量的代謝副產(chǎn)物如高級(jí)醇、酯類(lèi)、連二酮類(lèi)、酸類(lèi)和含硫化合物等發(fā)酵產(chǎn)物。這些發(fā)酵產(chǎn)物影響到啤酒的風(fēng)味、泡沫性能、色澤、非生物穩(wěn)定性等理化指標(biāo)，并形成了啤酒的典型性。啤酒發(fā)酵分主發(fā)酵（旺盛發(fā)酵）和后熟兩個(gè)階段。在主發(fā)酵階段，進(jìn)行酵母的適當(dāng)繁殖和大部分可發(fā)酵性糖的分解，同時(shí)形成主要的代謝產(chǎn)物乙醇和高級(jí)醇、醛類(lèi)、雙乙酰及前驅(qū)物質(zhì)等代謝副產(chǎn)物。后熟階段主要進(jìn)行雙乙酰的還原使酒成熟、完成糖的繼續(xù)發(fā)酵和CO2的飽和，使啤酒口味清爽，并促進(jìn)了啤酒的澄清。

發(fā)酵主產(chǎn)物――乙醇的合成途徑

麥芽汁中可發(fā)酵性糖主要是麥芽糖，還有少量的葡萄糖、果糖、蔗糖、麥芽三糖等。單糖可能直接被酵母吸收而轉(zhuǎn)化為乙醇，寡糖則需要分解為單糖后才能被發(fā)酵。由麥芽糖生物合成乙醇的生物途徑，總反應(yīng)式如下：

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

理論上每100g葡萄糖發(fā)酵后可以生成51.14g乙醇和48.86gCO2。實(shí)際上，只有96%的糖發(fā)酵為乙醇和CO2，2.5%生成其它代謝副產(chǎn)物，1.5%用于合成菌體。發(fā)酵過(guò)程是糖的分解代謝過(guò)程，是放能反應(yīng)。每1mol葡萄糖發(fā)酵后釋放的總能量為226.09mol，其中有61mol以ATP的形式貯存下來(lái)，其余則以熱的形式釋放出來(lái)，因此發(fā)酵過(guò)程中必需及時(shí)冷卻，避免發(fā)酵溫度過(guò)高。

葡萄糖的乙醇發(fā)酵過(guò)程共有12步生物化學(xué)反應(yīng)，具體可分為4個(gè)階段：

第一階段：葡萄糖磷酸化生成己糖磷酸酯。

葡萄糖經(jīng)磷酸化，生成1,6-二磷酸果糖，此階段包括3步反應(yīng)：葡萄糖的磷酸化、異構(gòu)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。葡萄糖進(jìn)入酵母細(xì)胞后，在己糖激酶的催化下，先經(jīng)磷酸化作用，由ATP供給磷酸基和能量，生成6-磷酸葡

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原形成糠醛，使其含量下降。研究說(shuō)明，糠醛的增加與羰基化合物(主要是醛類(lèi))的增加是平行的,因此糠醛含量的變化可表示出影響風(fēng)味的羰基化合物的變化。反-2-壬烯醛的形成是啤酒老化的主要原因之一，生成機(jī)理是酯類(lèi)和游離脂肪酸的酶促和非酶促氧化。糖化時(shí)發(fā)生的不飽和脂肪酸的氧化是最重要的反應(yīng)，從而

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導(dǎo)致反-2-壬烯醛的形成。反-2-壬烯醛的閥值為1×10，測(cè)定麥芽汁過(guò)濾后的反-2-壬烯醛的含量可以預(yù)見(jiàn)啤酒的非生物穩(wěn)定性。啤酒中多數(shù)不飽和醛類(lèi)構(gòu)成啤酒氧化和老化味，產(chǎn)生多種不良?xì)馕?。氧和氧化作用是造成啤酒老化的主要原因，因此啤酒整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中都要避免或減少酶促或非酶促的氧化反應(yīng)。3.6.9酸類(lèi)

啤酒中的酸類(lèi)約有100種，可分為不揮發(fā)酸、低揮發(fā)酸和揮發(fā)酸。不揮發(fā)酸主要有乳酸、琥珀酸、檸檬酸、延胡索酸、丙酮酸、焦谷氨酸、草酸、酒石酸、乙醛酸、異檸檬酸和α-酮戊二酸；低揮發(fā)酸有丙酸、丁酸、異丁酸、戊酸、己酸、辛酸等；揮發(fā)酸有甲酸和乙酸。

酸是啤酒主要的呈味物質(zhì)，所謂“無(wú)酸不成酒〞。啤酒中的酸類(lèi)及其鹽類(lèi)決定啤酒的PH和總酸含量。適量的酸賦予啤酒溫柔和清爽的口感，同時(shí)為重要的緩沖物質(zhì)控制啤酒的PH。缺少酸類(lèi)，啤酒口感呆滯、粘稠、不爽口；過(guò)量的酸會(huì)使啤酒口感粗糙、不溫柔、不協(xié)調(diào)。啤酒中有機(jī)酸的種類(lèi)和含量是判斷啤酒發(fā)酵是否正常和是否污染產(chǎn)酸菌的標(biāo)志。啤酒中的總酸來(lái)自麥芽等原料、糖化發(fā)酵的反應(yīng)產(chǎn)物、水和工藝外加酸(乳酸、磷酸或鹽酸)(目的是調(diào)理PH，在糖化、洗糟水中和麥芽汁煮沸時(shí)添加)。麥芽或麥芽汁中的酶解酸主要來(lái)自大麥中植酸鈣鎂鹽被麥芽中的磷酸酶水解得到磷酸或酸性磷酸鹽，此外磷脂和卵磷脂被甘油磷酸酶分解得到磷酸，與支鏈淀粉結(jié)合的磷酸酯經(jīng)淀粉磷酸酶水解；蛋白質(zhì)水解得到的氨基酸被利用后的形成的羥基酸；糖類(lèi)有氧呼吸的中間產(chǎn)物(有機(jī)酸等)。麥芽汁中的主要酸為磷酸鹽。啤酒發(fā)酵期間形成的有機(jī)酸主要是酮酸、羥酸、二元羧酸、三元羧酸和脂肪酸。

丙酮酸是糖代謝的中間產(chǎn)物，是酵母體內(nèi)代謝的匯集點(diǎn)，隨著發(fā)酵的進(jìn)行并酮酸含量逐步降低；α-酮戊二酸主要來(lái)自酵母利用氨基酸為氮源時(shí)脫氨后產(chǎn)生的，少量來(lái)自于含氮不足時(shí)TCA循環(huán)分支代謝。啤酒發(fā)酵中，α-酮戊二酸水平變化很小，含量在6~64mg/L;乳酸是啤酒酵母正常發(fā)酵時(shí)丙酮酸在乳酸脫氫酶催化下得到的.由于酵母乳酸脫氫酶活性遠(yuǎn)低于乳酸菌和野生酵母,正常啤酒中僅形成40~120mg/L。如麥芽汁含糖量過(guò)高或缺乏硫胺素，可導(dǎo)致酵母產(chǎn)乳酸量增加。

若啤酒乳酸含量超過(guò)極限值400mg/L,可以確定污染了乳酸菌;琥珀酸是乙醇發(fā)酵中產(chǎn)生量最大的非揮發(fā)酸,對(duì)啤酒風(fēng)味有較大的影響.琥珀酸含量高低與發(fā)酵液中谷氨酸含量有關(guān)。啤酒中琥珀酸含量一般為36~180mg/L,采用高比例輔料大戊酸、異丁酸等。其中含量最多的是乙酸，其對(duì)啤酒風(fēng)味影響較大。一般啤酒酵母只能形成少量的乙酸，若發(fā)酵前期污染野生酵母、醋酸菌或發(fā)酵后期污染異型乳酸菌，就會(huì)產(chǎn)生少量的乙酸，影響啤酒風(fēng)味。啤酒中揮發(fā)酸控制標(biāo)準(zhǔn)為80mg/L,假使超過(guò)100mg/L就可判斷為明顯發(fā)酵污染.此外蘋(píng)果酸、檸檬酸、異檸檬酸和谷氨酸來(lái)源于麥芽；琥珀酸、乳酸和焦谷氨酸來(lái)自于麥芽汁煮沸和啤酒發(fā)酵過(guò)程；啤酒酵母自溶導(dǎo)致重鏈脂肪酸如丁酸、異戊酸、已酸、辛酸和kui酸含量增加，對(duì)啤酒風(fēng)味影響很大。

啤酒在發(fā)酵期間可增加滴定酸0.9~1.2ml(1mol/LNaOH),發(fā)酵產(chǎn)酸量受到麥芽汁總酸量的負(fù)影響,麥芽汁總酸越高,發(fā)酵產(chǎn)酸越少。要控制啤酒總酸必需先要

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控制麥芽汁總酸，糖化時(shí)由于水的堿度大，可調(diào)理PH往往要加大量調(diào)理酸，會(huì)造成啤酒風(fēng)味單調(diào)或出現(xiàn)明顯的酸味。GB4927-2023規(guī)定10.1~14.0°P淡色啤酒，總酸≤2.6ml/100ml。對(duì)于有些啤酒總酸基本正常﹝2.2~2.3ml/﹙1mol/LNaOH/100ml﹚﹞，但飲用時(shí)酸刺激強(qiáng)，有酸味，其原因除總酸過(guò)高外，主要是揮發(fā)酸太高造成的。啤酒揮發(fā)酸>100mg/L就說(shuō)明啤酒已經(jīng)酸敗。3.6.10含硫化合物

啤酒中含硫化合物分揮發(fā)性和非揮發(fā)性兩類(lèi)，前者占啤酒中含硫化合物的1%，后者則包括無(wú)極硫化物和含硫氨基酸，是揮發(fā)性含硫化合物的前驅(qū)物質(zhì)。啤酒中的含硫化合物主要來(lái)自麥芽、輔料、酒花、釀造用水和酵母的硫代謝。啤酒中多數(shù)揮發(fā)性含硫化合物是低閥值的強(qiáng)風(fēng)味物質(zhì)，對(duì)啤酒風(fēng)味影響很大，特別是低分子質(zhì)量的含硫化合物的影響更大。影響比較大的含硫化合物有二甲硫(DMSO),進(jìn)入麥芽汁帶入啤酒,經(jīng)酵母還原為二甲硫,二甲硫隨煮沸蒸汽揮發(fā)掉,但在旋繞沉淀槽中熱解產(chǎn)生的二甲硫不能完全排除而最終進(jìn)入啤酒,DMSP經(jīng)酵母同化為二甲硫;其次條途徑是在煮沸鍋中S-甲基蛋氨酸氧化為二甲基砜(DMSO),進(jìn)入麥芽汁帶入啤酒,經(jīng)酵母還原為二甲硫。制麥工藝對(duì)啤酒中二甲硫含量的影響超過(guò)發(fā)酵條件的影響。限制蛋氨酸的發(fā)酵、控制麥芽汁中的α-氨基酸含量、抑制二甲基亞砜的還原酶、麥芽汁對(duì)流蒸發(fā)等可以減少二甲硫的含量。麥芽汁污染細(xì)菌直接產(chǎn)生二甲硫，二甲硫最高可達(dá)200μg/L以上。殺菌和貯藏過(guò)程中S-甲基蛋氨酸仍會(huì)轉(zhuǎn)化為二甲硫。

SO2可與羰基結(jié)發(fā)合生成中性風(fēng)味組分，延遲啤酒風(fēng)味的老化，較高含量的SO2

可改善啤酒的穩(wěn)定性。啤酒中SO2來(lái)源于釀造過(guò)程中含硫化合物的添加及酵母對(duì)硫酸鹽的還原和含硫氨基酸的發(fā)酵副產(chǎn)物，貯酒和裝瓶后，游離SO2與醛、酮、糖等結(jié)合形成不揮發(fā)性含硫化合物，不影響啤酒口味。為改善啤酒的口味穩(wěn)定性，生產(chǎn)中在糖化和濾酒時(shí)添加亞硫酸氫鈉、亞硫酸、液體SO2等，但添加量不能超過(guò)20mg/L,最好在8~10mg/L.

麥芽枯燥、麥芽汁煮沸時(shí)，含硫氨基酸經(jīng)分解和美拉德反應(yīng)產(chǎn)生大量H2S絕大部分由酵母代謝產(chǎn)生，主要是胱氨酸、半胱氨酸通過(guò)脫巰基酶作用產(chǎn)生的。生成量與酵母特性、麥芽汁中含硫氨基酸和發(fā)酵程度有關(guān)。啤酒中H2S閥值為5~10μg/L,當(dāng)啤酒中H2S>10μg/L時(shí)啤酒有生青味,H2S>50μg/L時(shí)有臭雞蛋味,用CO2洗滌可降低揮發(fā)性含硫化合物含量。

此外啤酒暴露于350~500nm日光下會(huì)產(chǎn)生光解物質(zhì)3-甲基-2丁烯-1-硫醇(MBT),此物質(zhì)有硫臭味,風(fēng)味閥值在0.1×10-9以下，是由酒花苦味物質(zhì)α-酸經(jīng)光敏感型的核黃素的光解作用長(zhǎng)生的。假使采用四氫或六氫酒花浸膏，就不會(huì)產(chǎn)生光解作用。用異構(gòu)化的異α-酸比用酒花提取物能更好地防止光對(duì)啤酒風(fēng)味的影響，同時(shí)又達(dá)到所要求的苦味。3.7主發(fā)酵的工藝操作與技術(shù)要求

冷卻后的麥芽汁添加酵母以后,便于工作是發(fā)酵的開(kāi)始,整個(gè)發(fā)酵過(guò)程可以分為:酵母恢復(fù)階段、有氧呼吸階段、無(wú)氧呼吸階段。酵母接種后，開(kāi)始在麥芽汁充氧的條件下，恢復(fù)其生理活性，以麥芽汁中的氨基酸為主要的氮源，可發(fā)酵母糖為主要的碳源，進(jìn)行呼吸作用，并從中獲取能量而發(fā)生繁殖，并同時(shí)產(chǎn)生一系列的代謝副產(chǎn)物，此后便在無(wú)氧的條件下進(jìn)行酒精發(fā)酵。酵母發(fā)酵過(guò)程主要有：

（1）酵母恢復(fù)階段酵母細(xì)胞膜的主要組成物質(zhì)是甾醇，當(dāng)酵母在上一輪繁殖完畢后，甾醇含量降的很低，因此當(dāng)酵母再次接種的時(shí)候，首先要合成甾醇，

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產(chǎn)生新的細(xì)胞膜，恢復(fù)滲透性和進(jìn)行繁殖甾醇的生物合成主要在不飽和脂肪酸和氧的參與下進(jìn)行，合成代謝的主要能量來(lái)源由暫貯細(xì)胞內(nèi)的肝糖和海藻糖提供。在此階段，酵母細(xì)胞基本不繁殖，即所謂的酵母中止期。一旦細(xì)胞膜形成，恢復(fù)滲透性，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入，酵母馬上吸收糖類(lèi)提供的能量，肝糖再行積累，供下一次接種使用。

（2）有氧呼吸階段此階段主要是指酵母細(xì)胞以可發(fā)酵糖為主要能量來(lái)源，在氧的作用下進(jìn)行繁殖。

（3）無(wú)氧呼吸階段在此發(fā)酵過(guò)程中，絕大部分可發(fā)酵糖被分解成乙醇和二氧化碳。這些糖類(lèi)被酵母吸收，進(jìn)行酵解的順序是：葡萄糖→果糖→蔗糖→麥芽糖→麥芽三糖3.7.1主酵過(guò)程

根據(jù)發(fā)酵液表面現(xiàn)象的不同，可以將整個(gè)主發(fā)酵過(guò)程分為5個(gè)階段。

（1）酵母繁殖期麥芽汁添加酵母8~16h后，液面出現(xiàn)CO2氣泡，逐漸形成白色、乳脂狀泡沫。酵母繁殖20h左右，即轉(zhuǎn)入主發(fā)酵母池。若麥芽汁添加酵母16h后還未起泡沫，可能是接種溫度或室溫太低、酵母衰、酵母添加量不足、麥芽汁溶解氧含量不足或麥芽汁中含氮物質(zhì)不足等原因造成。應(yīng)根據(jù)具體原因進(jìn)行補(bǔ)救。

（2）起泡期換池4~5h后，在麥芽汁表面逐漸出現(xiàn)更多的泡沫，由四周漸漸涌向中間，外觀純潔細(xì)膩，厚而緊湊，形如菜花狀。此時(shí)發(fā)酵溫度每天上升0.5~0.8℃,耗糖0.3～0.5°P，維持時(shí)間1～2d。

（3）高泡期發(fā)酵3d后，泡沫增高，形成卷曲狀隆起，高達(dá)25～30cm，并因酒花樹(shù)脂和蛋白質(zhì)-單寧復(fù)合物沉淀的析出而逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)辄S棕色，此為發(fā)酵旺盛期，熱量大量釋放，需要及時(shí)降溫。降溫應(yīng)緩慢進(jìn)行，否則會(huì)引起酵母早期沉淀，影響正常發(fā)酵。每天降糖1.5°P左右，維持時(shí)間一般為2～3d。

（4）落泡期發(fā)酵5d以后，發(fā)酵力逐漸減弱，CO2氣泡減少，泡沫回縮，析出物增多，泡沫由黃棕色變?yōu)樽睾稚０l(fā)酵液每天溫度下降0.5℃，耗糖0.5～0.8°P，一般維持時(shí)間2d左右。

（５）泡蓋形成期發(fā)酵7～8d，酵母大部分沉淀，泡沫回縮，形成一層褐色苦味的泡蓋，集中在液面。每日耗糖0.5～0.2°P，控制降溫0.5℃/d左右，下酒品溫應(yīng)在4.0～5.5℃。3.7.2技術(shù)要求

（1）主發(fā)酵溫度啤酒發(fā)酵是采用變溫發(fā)酵，發(fā)酵溫度是指主發(fā)酵階段的最高溫度。由于傳統(tǒng)原因，啤酒發(fā)酵溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于啤酒酵母最適生長(zhǎng)溫度（25~28℃）。上面啤酒發(fā)酵溫度為18~22℃，下面啤酒發(fā)酵溫度為7~15℃。采用低溫發(fā)酵工藝的主發(fā)酵起始溫度為5～7℃，一般6.5～7℃。發(fā)酵最高溫度因菌種不同和麥芽汁成分不同而不同，一般在8～10℃。溫度偏低，有利于降低發(fā)酵副產(chǎn)物的生成量，a-乙酰乳酸的形成量減少，雙乙酰、高級(jí)醇、乙醛、H2S和二甲硫（DMS）的生成量也減少，設(shè)備利用率高，比較經(jīng)濟(jì)。若使用高比輔料大米，溫度高就會(huì)產(chǎn)生較多的高級(jí)醇、酯類(lèi)，對(duì)啤酒質(zhì)量有明顯影響。溫度高酵母簡(jiǎn)單衰弱，同時(shí)簡(jiǎn)單污染雜菌。

（2）糖度每批麥芽汁都要取樣測(cè)定最終發(fā)酵度和最終糖度。發(fā)酵期間要取第三天的發(fā)酵液（高泡酒），放在避光處，室溫下發(fā)酵3d，每天搖動(dòng)一次，3d后測(cè)其糖度。主發(fā)酵終止時(shí)應(yīng)剩余可發(fā)酵糖1.5%,以供酵母在后發(fā)酵時(shí)使用。對(duì)于酒外觀發(fā)酵度為2.4°P,因此下酒糖度則為2.4%+1.5%=3.9(%),下酒外觀發(fā)酵度為

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（12-3.9）/12×100%=67.5。

（3）發(fā)酵時(shí)間發(fā)酵時(shí)間的長(zhǎng)短，發(fā)酵溫度的高低，與麥芽汁成分、酵母發(fā)酵力和還原雙乙酰能力有關(guān)。在酵母菌種、麥芽汁成分和一定的發(fā)酵度要求下，發(fā)酵時(shí)間主要取決于發(fā)酵溫度。發(fā)酵溫度底，則發(fā)酵時(shí)間長(zhǎng)，反之則時(shí)間短。低溫長(zhǎng)時(shí)間的主發(fā)酵可使發(fā)酵液均衡發(fā)酵，pH下降緩慢，酒花樹(shù)脂與蛋白質(zhì)微量析出而使啤酒醇和，香味好，泡沫細(xì)膩持久。由于CO2的抑制酵母繁殖的作用使酵母繁殖量減少，代謝副產(chǎn)物也會(huì)減少。3.8酵母的回收

錐形罐子發(fā)酵法酵母的回收方法不同于傳統(tǒng)發(fā)酵，主要區(qū)別有：回收時(shí)間不定，可以在啤酒降溫到6～7℃以后隨時(shí)排放酵母，而傳統(tǒng)發(fā)酵只能在發(fā)酵終止后才能進(jìn)行：回收的溫度不固定，可以在6～7℃下進(jìn)行，也可以在3～4℃或0～1℃下進(jìn)行：回收的次數(shù)不固定，錐形罐回收酵母可以分幾次進(jìn)行，主要是根據(jù)實(shí)際需要屢屢進(jìn)行回收，回收的方式不同，一般采用酵母回收泵和計(jì)量裝、加壓與充氧裝置，同時(shí)配備酵母罐且體積較大，可容納幾個(gè)罐回收的酵母（一致或相近代數(shù)）；貯存方式不同，錐形罐一般不進(jìn)行酵母洗滌，貯存溫度可以調(diào)理，貯存條件較好。

一般狀況下，發(fā)酵終止溫度降到6～7℃以下時(shí)應(yīng)及時(shí)回收酵母。若酵母回收有及時(shí)，錐底的酵母將很快出現(xiàn)“自深〞。回收酵母前錐底閥門(mén)要用75％（體積分?jǐn)?shù)）的酒精溶液棉球滅菌，回收或添加酵母的管路要定期用85℃NaOH（俗稱(chēng)火大堿）溶液洗滌20min；管路每次使用前先通85度的熱水30min、0.25%的消毒液（H2O2等）10min；管路使用后，先用清水沖洗5min，再用85℃的熱水滅菌20min。

酵母使用代數(shù)越多，厭氧菌的污染一般都會(huì)增加，酵母使用代數(shù)最好不要超過(guò)4代。對(duì)厭氧菌污染的酵母不要回收，最好做滅菌處理后再排放。

回收酵母時(shí)注意：要緩慢回收，防止酵母在壓力突然降低造成酵母細(xì)胞破碎，最好適當(dāng)血壓；要除去上、下層酵母，回收中層強(qiáng)壯酵母；酵母回收后貯存溫度2~4℃，貯存時(shí)間不要超過(guò)3d。

酵母泥回收后，要及時(shí)添加2~3倍的0.5~2.5℃的無(wú)菌水稀釋?zhuān)?jīng)80~100目的酵母篩過(guò)濾除去雜質(zhì)，每天洗滌2~2.5次。若回收酵母泥污染菌可以進(jìn)行酸洗：食用級(jí)磷酸，用無(wú)菌水稀釋調(diào)制Ph2.2~2.5，攪拌均勻后靜置3h以上，傾去上層酸水即可投入使用。經(jīng)過(guò)酸洗后，可以殺滅99%以上的細(xì)菌。

酵母使用代數(shù)：有人研究發(fā)現(xiàn)，在同樣的條件下，2代酵母的發(fā)酵周期較長(zhǎng)，但是降糖、還原又乙酰的能力較好；3代酵母在發(fā)酵周期、降糖、還原雙乙酰能力等方面最好，酵母活性最強(qiáng)；4代酵母以后，發(fā)酵周期逐漸延長(zhǎng)，酵母的降糖能力和雙乙酰還原能力也逐漸下降，產(chǎn)品質(zhì)量將變差。

假使麥芽汁的營(yíng)養(yǎng)豐富（α-氨基酸含量高,大于180ml/L），回收酵母的活性高，而麥芽汁營(yíng)養(yǎng)缺乏時(shí)，回收的酵母活性差，對(duì)下一輪的發(fā)酵和啤酒質(zhì)量有明顯影響。

回收酵母泥時(shí)用0.01%的美藍(lán)染色測(cè)定酵母死亡率，若死亡率超過(guò)10%就不能再使用，一般回收酵母死亡率應(yīng)在5%以下。3.9CO2的回收

CO2是啤酒生產(chǎn)的重要副產(chǎn)物，根據(jù)理論計(jì)算，每1kg麥芽糖發(fā)酵后可以產(chǎn)生0.514kg的CO2，每1kg葡萄糖可以產(chǎn)生0.489kg的CO2，實(shí)際發(fā)酵時(shí)前1~2d的

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CO2不純，不能回收，CO2的實(shí)際回收率僅為理論值的45%~70%。經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)為，啤酒生產(chǎn)過(guò)程中每百升麥芽汁實(shí)際回收CO2為2~2.2kg。CO2回收和使用工藝流程為：

CO2收集→洗滌→壓縮→枯燥→凈化→液化和貯存→氣化→使用

收集CO2發(fā)酵1天后，檢查排出CO2的純度為99%~99.5%以上，CO2的壓力為100~150kPa，經(jīng)過(guò)泡沫捕集器和水洗塔除去泡沫和微量酒精及發(fā)酵副產(chǎn)物，不斷送入橡皮氣囊，使CO2回收設(shè)備連續(xù)均衡運(yùn)轉(zhuǎn)。

洗滌CO2進(jìn)入水洗塔逆流而上，水則由上噴淋而下。有些還配備高錳酸鉀洗滌器，能除去氣體中的有機(jī)雜質(zhì)。

壓縮水洗后的CO2氣體被無(wú)油潤(rùn)滑CO2壓縮機(jī)2級(jí)壓縮。第一級(jí)壓縮到0.3MPa（表壓），冷凝到45度；第2級(jí)壓縮到1.5~1.8MPa（表壓），冷凝到45度?？菰锝?jīng)過(guò)2級(jí)壓縮后的CO2氣體（約1.8MPa），進(jìn)入1臺(tái)枯燥器，器內(nèi)裝有硅膠或分子篩，可以去除CO2中的水蒸氣，防止結(jié)冰。也有把枯燥放在凈化操作后的。

凈化經(jīng)過(guò)枯燥的CO2，再經(jīng)過(guò)1臺(tái)活性過(guò)濾器凈化。器內(nèi)裝有活性炭，清除CO2氣體中的微細(xì)雜質(zhì)和異味。要求2臺(tái)并聯(lián)，其中1臺(tái)再生備用，內(nèi)有電熱裝置，有的用蒸汽再生，要求應(yīng)在37h內(nèi)再生一次。

液化和貯存CO2氣體被枯燥和凈化后，通過(guò)列管式CO2凈化器。列管內(nèi)滾動(dòng)的CO2氣體冷凝到－15度以下時(shí)，轉(zhuǎn)變成－27度、1.5MPa液體CO2，進(jìn)入貯罐，列管外滾動(dòng)的冷媒R22蒸發(fā)后吸入致冷機(jī)。

氣化液態(tài)CO2的貯罐壓力為1.45MPa（1.4~1.5MPa），通過(guò)蒸汽加熱蒸發(fā)裝置，使液體CO2轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏wCO2，輸送到各個(gè)用氣電?；厥盏腃O2純度要大于99.8％（體積分?jǐn)?shù)），其中水的含量為0.05%，油的最高含量為5mg/L，剩余氣休的最高含量為0.2%，將CO2溶于不能出現(xiàn)不愉快的味道和氣味。

3.10錐形罐的清洗與消毒在啤酒生產(chǎn)中，衛(wèi)生管理至關(guān)重要。生產(chǎn)環(huán)節(jié)中清洗和消毒殺菌不嚴(yán)格所帶來(lái)的直接后果是：輕度污染使啤酒口感差，保鮮期短，質(zhì)量低劣；嚴(yán)重污染可使啤酒酸敗和報(bào)廢。

發(fā)酵大罐的微生物控制啤酒發(fā)酵是純粹啤酒酵母發(fā)酵，發(fā)酵過(guò)程中的有害微生物的污染是通過(guò)麥芽汁冷卻操作、輸送管道、閥門(mén)、接種酵母、發(fā)酵空罐等途徑傳播的，而發(fā)酵空罐則是最大的污染源。因此，必需對(duì)啤酒發(fā)酵罐進(jìn)行洗滌及消毒殺菌。根據(jù)微生物對(duì)氧的需求狀況可以把雜菌分為3種不同類(lèi)型：專(zhuān)性好氧菌、兼性菌和專(zhuān)性厭氧菌。啤酒發(fā)酵前期，由于啤酒酵母占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，好氧菌相對(duì)受到抑制，因此對(duì)啤酒口感影響及腐敗的原因主要是由發(fā)酵后期的厭氧菌引起的，主要是屬于革蘭氏陽(yáng)性菌的球狀及桿狀細(xì)菌，如啤酒巨型球菌、嗜啤酒果膠桿菌和部分大腸菌群，這些有害微生物會(huì)使啤酒產(chǎn)生芹菜味、紙板味、果香味等異香異味或者使啤酒變酸、混濁。在實(shí)踐中，、僅對(duì)大罐洗滌殘水進(jìn)行常規(guī)細(xì)菌培養(yǎng)，認(rèn)為洗滌合格，但做厭氧菌培養(yǎng)可能會(huì)不合格。因此應(yīng)定期做厭氧菌檢查，確保大罐洗滌合格。一般大罐洗滌殘水細(xì)菌總數(shù)控制在5個(gè)/ml以下，有的控制在0~2個(gè)/ml。但必需保證批批微檢，且每周應(yīng)做一次厭氧菌檢測(cè)。殺菌劑的選擇設(shè)備、方法、殺菌劑對(duì)大罐洗滌質(zhì)量起著決定作用，而選擇經(jīng)濟(jì)、高效、安全的消毒殺菌劑則是關(guān)鍵。目前，我國(guó)大多數(shù)啤酒廠采用的殺菌劑大致有ClO2、雙氧水、過(guò)氧乙酸、甲醛等，使用效果最好的是ClO2。

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洗滌方法的選擇

清水－堿水－清水這種方法是比較原始的洗滌方法，目前在中小型啤酒廠中使用較多，雖然洗滌成本低，但不能充分殺死所有微生物，而且會(huì)對(duì)啤酒口感帶不影響。也有采用定期用甲醛洗滌殺菌，但并擔(dān)憂全。

清水－堿水－清水－殺菌劑（ClO2、過(guò)氧乙酸、雙氧水）一般認(rèn)為上述三種消毒劑最終分解產(chǎn)物無(wú)毒副作用，洗滌后不必沖洗。采用此種方法的廠家較多，其啤酒質(zhì)量特別是口感、保鮮期會(huì)比第一種方法提高一個(gè)檔次。

清水－堿水－清水－消毒劑－無(wú)菌水有的廠家認(rèn)為這種方法對(duì)微生物控制比較安全，又可能避免萬(wàn)一消毒劑殘留而帶來(lái)的副作用，但假使無(wú)菌水細(xì)菌控制不合格也會(huì)帶來(lái)大罐重復(fù)污染。

清水－稀酸－清水－堿水－清水－殺菌劑－無(wú)菌水此種方法被認(rèn)為是比較理想的洗滌方法。通過(guò)對(duì)長(zhǎng)期使用的大罐內(nèi)壁的檢查，可以發(fā)現(xiàn)黏附有由草酸鈣、磷酸鈣和有機(jī)物組成的啤酒石，先用稀酸（磷酸、硝酸、硫酸）除去啤酒石，再進(jìn)行洗滌和消毒殺菌，這樣會(huì)對(duì)啤酒質(zhì)量有利。

3.11高濃度麥芽汁發(fā)酵法

高濃度麥芽汁發(fā)酵法是目前國(guó)際上廣泛采用的啤酒生產(chǎn)技術(shù)。即在麥芽汁制備時(shí)先釀造高濃度麥芽汁，按要求的稀釋比例均勻添加稀釋用水，并充分混合制成稀釋啤酒。該法的最大優(yōu)點(diǎn)是在不增加設(shè)備的基礎(chǔ)上大幅度提高產(chǎn)量，提高設(shè)備利用率并且可以降低生產(chǎn)成本，提高啤酒的風(fēng)味和非生物穩(wěn)定性。不足是糖化的原料利用率低、酒花利用率低。稀釋的方法有三種：麥芽汁稀釋?zhuān)ǜ邼舛忍腔⑾♂尯笤龠M(jìn)行正常發(fā)酵）、前稀釋?zhuān)ǜ邼舛忍腔?、發(fā)酵，后發(fā)酵時(shí)稀釋?zhuān)?、后稀釋?zhuān)ㄆ【瓢l(fā)酵、貯酒終止后稀釋?zhuān)?。稀釋越向后，?jīng)濟(jì)效益越高，但對(duì)稀釋用水的要求更高。

當(dāng)今啤酒行業(yè)的發(fā)展日趨壟斷化、大型化、集團(tuán)化，旺季銷(xiāo)售量的猛增、啤酒濃度的逐步淡化和多樣化、啤酒風(fēng)味的淡爽化的新鮮純凈感等，這些都對(duì)高濃釀造法注入了巨大的活力。

世界上65%的啤酒采用高濃稀釋工藝生產(chǎn)，對(duì)一種特定的工藝而言，這一百分?jǐn)?shù)十分可觀。高濃釀造與傳統(tǒng)啤酒生產(chǎn)之間主要的區(qū)別是麥芽汁濃度遠(yuǎn)高于11~12°P，如此高的浸出物濃度在發(fā)酵過(guò)程中保持不變，灌裝膠再用脫氧水稀釋到銷(xiāo)售啤酒的原麥芽汁濃度。通過(guò)高濃稀釋工藝水平成品啤酒中的原麥芽汁濃度和酒精度可以更加確鑿。它可以在不增加糖化、發(fā)酵、貯酒甚至啤酒澄清設(shè)備的條件下提高啤酒的產(chǎn)量。

高濃度釀造原麥芽汁濃度一般控制在14%~15%，不要超過(guò)16%，否則易出現(xiàn)降低原料利用率、增加折算總損失、發(fā)酵代謝產(chǎn)物變異等問(wèn)題。比例過(guò)大會(huì)使啤酒口味淡薄，有水味，CO2的含量簡(jiǎn)單偏低；比例過(guò)小，達(dá)不到增產(chǎn)效果。原則上稀釋的比例應(yīng)控制在水與啤酒之比不超過(guò)1：3，亦即稀釋用水量占混合后啤酒總量的25%左右，稀釋率為33.3%。也有的廠認(rèn)為啤酒稀釋前后的麥芽汁濃度以相差2.8%~3.0%為宜。如生產(chǎn)11°P的啤酒，則采用高濃度麥芽汁的濃度為13.8%~14%。

加水比=高濃度啤酒濃度－成品啤酒濃度／成品啤酒濃度綜上所述，確定采用后稀釋法生產(chǎn)啤酒。

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第四章全廠物料衡算，水、電、熱、冷、氣衡算

4.1全廠物料衡算

4.1.1．啤酒生產(chǎn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)項(xiàng)目名稱(chēng)百分比原料利用率98．5項(xiàng)目原料配比名稱(chēng)麥芽百分比75大米25定冷卻損失7．5額麥芽水分6發(fā)酵損失1．6指啤酒損失率（標(biāo)大米水分13過(guò)濾損失1．5對(duì)熱麥芽汁）無(wú)水麥芽浸出率80裝瓶損失2．0無(wú)水大米浸出率95總損失12．6根據(jù)上表，首先對(duì)100KG原料生產(chǎn)12度淡色啤酒的物料計(jì)算，然后進(jìn)行100L12度淡色啤酒的物料衡算，最終進(jìn)行15萬(wàn)KL啤酒廠糖化車(chē)間物料平衡計(jì)算。

4.1.2．100KG原料（75%麥芽，25%大米）生產(chǎn)12度淡色啤酒的物料衡算（1）熱麥汁量據(jù)上表可得到原料收得率分別為：麥芽收率為：0.80（100－6）/100=75.2％大米收率為：0.95（100-13）/100=82.65%混合原料收得率為：（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度熱麥汁量為：（75.91/12）×100=632.58(KG)--

36

又知12度麥汁在20攝氏度時(shí)的相對(duì)密度為1.084，而100攝氏度熱麥汁比20攝氏度時(shí)的麥汁體積增加1.04倍，故熱麥汁（100攝氏度）體積為：（632.58/1.084）×1.04=607(L)(2）冷麥汁量為：607×（1－0.075）＝561.5(L)（3）發(fā)酵液量為：561.5×（1-0.016）=552.5(L)（4）過(guò)濾酒量為：552.5×（1-0.015）=544.2(L)(5)成品啤酒量為：544.2×（1-0.02）=533.3(L)4.1.3．生產(chǎn)100L12度淡色啤酒的物料衡算

根據(jù)上述衡算結(jié)果可知，100KG混合原料可生產(chǎn)12度成品啤酒533.3L，故可得出下述結(jié)果：

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

18.75×75％＝14.06(kg)(3)大米耗用量為：

18.75-14.06=4.69(kg)

(4)酒花用量對(duì)淡色啤酒，熱麥汁中參與的酒花量為0.2%，故酒花耗用量為：（607/533.3）×100×0.2%＝0.228(kg)（5）熱麥汁量為：

（607/533.3）×100=113.8(L)（6）冷麥汁量為：

（561.5/533.3）×100=105.3(L)

（7）濕糖化糟量設(shè)排出的濕麥糟水分含量為80%，則濕度糟量為：

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

而濕大米槽量為：

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

故濕糖化糟量為：13.21+1.02=14.23(kg)（8）酒花槽量設(shè)麥汁煮沸過(guò)程干酒花浸出率為40%，且酒花糟水分含量為80%，則酒花糟量為：

[（100-40）/（100-80）]×0.228=0.684(kg)

4.1.4、15萬(wàn)KL/年產(chǎn)12度淡色啤酒糖化車(chē)間物料衡算表

按年生產(chǎn)300天計(jì)算。3-7月份是生產(chǎn)旺季，設(shè)共生產(chǎn)150天，又設(shè)旺季每天最高糖化3次，淡季每天最高糖化2次，每年總糖化次數(shù)為750。由此可算出每次投料量及其它項(xiàng)目的物料平衡。

把前述的有關(guān)啤酒糖化間的三項(xiàng)物料衡算計(jì)算結(jié)果，整理成物料衡算表，如下表所示。名稱(chēng)單位對(duì)100KG100L12度糖化一次15萬(wàn)KL/混合原料淡色啤酒定額量年啤酒生產(chǎn)混合原料麥芽kgkg1007518.7514.062890521678.721.75×10616.26×106--37

大米酒花熱麥汁冷麥汁濕糖化糟濕酒花槽發(fā)酵液過(guò)濾酒成品啤酒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全廠熱、冷、汽、水衡算4.2.1熱平衡的計(jì)算糖化車(chē)間

工藝流程示意圖如下，其中的投料量為糖化一次的用料量，計(jì)算依據(jù)是上面的物料平衡表。

自來(lái)水，18℃

料水比1：3.5料水比1：4.5

糖化鍋熱水，50℃糊化鍋50℃60分鐘50℃↓20分鐘70℃(10分鐘)↓10分鐘63℃30分鐘100℃(30分鐘)

70℃(30分鐘至糖化基本完全)部分醪液（1/3左右）70℃↓10分鐘78℃(終止)100℃

麥芽汁過(guò)濾

復(fù)式一次煮出糖化法曲線：

--38

溫度/℃100煮沸加熱100度大米醪液煮沸醪液70剩余醪液

5030306090120150180210240時(shí)間/min

以下對(duì)糖化過(guò)程各步操作的熱量進(jìn)行計(jì)算:㈠糖化用水耗熱量Q1

根據(jù)工藝，糊化鍋加水量為：

G1=(7226.3＋11445.26)×4.5=30922.02(kg)式中,7226.3為糖化一次大米粉量,1445.26為糊化鍋參與的麥芽粉量(為大米量的20%).

而糖化鍋加水量為:

G2=20233.44×3.5=70817.04(kg)

式中,20233.44為糖化一次糖化鍋投入的麥芽粉量,即21678.7－1445.26=20233.44(kg).

而21678.7為糖化一次麥芽定額量.

故糖化總用水量為:30922.02＋70817.04=109839.06(kg)

自來(lái)水平均溫度取t1=18℃,而糖化配料用水溫度t2=50℃,故耗熱量為:Q1=(G1+G2)Cw(t2－t1)=109839.06×4.18×32=14692072.67(kJ)Cw－水的比熱等于1cal·g-1℃-1(即4.1868×103J·kj-1·K-1)㈡第一次米醪煮沸耗熱量Q2由糖化工藝流程可知,Q2=Q’2＋Q〞2＋Q’’’2

1.糊化鍋內(nèi)米醪由初溫t0加熱至100℃耗熱Q’2Q’2＝G米醪C米醪(100－t0)

⑴計(jì)算米醪的比熱容C米醪根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式C谷物=0.01﹝﹙100－W﹚co+4.18W﹞進(jìn)行計(jì)算。式中W為含水百分率;co為絕對(duì)谷物比熱容,取co=1.55kJ/(kg.K)C麥芽=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麥芽C麥芽+G1CW

C米醪=G大米+G麥芽+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米醪的初溫t0，原料的初溫為18℃，而熱水為50℃G米醪＝G1＋7226.3＋1445.26＝47693.6(kg)(G大米C大米+G麥芽C麥芽)×18+G1CW×50

則t0＝G米醪C米醪8445922

＝＝47℃179328

⑶把上述結(jié)果代回,得Q’2＝47693.6×3.76×(100－47)=9504380.6(kJ)2.煮沸過(guò)程蒸汽帶出的熱量Q〞2

煮沸的時(shí)間是30min,蒸發(fā)強(qiáng)度每小時(shí)5%,則蒸發(fā)水分量為:V1=G米醪×5%×30÷60=1192.34(kg)

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

式中,I為煮沸溫度(約為100℃)下水的汽化潛熱(kJ/kg)3.熱損失Q’’’2

米醪升溫柔第一次煮沸過(guò)程的熱損失約為前二次耗熱量的15%,即Q’’’2=15%(Q’2＋Q〞2)4由上述結(jié)果得:

Q2=1.15(Q’2＋Q〞2)=14025090.02(kJ)

㈢其次次煮沸前混合醪升溫至70℃的耗熱量Q3

按糖化工藝,來(lái)自糊化鍋的煮沸的米醪與糖化鍋中的麥醪混合后溫度應(yīng)為63℃,故混合前米醪先從100℃冷卻到中間溫度t1糖化鍋中麥糟的初溫t麥醪

已知麥芽粉這溫為18℃，用50℃的熱水配料，G麥醪=20233.44+70817.04=91050.48(kg)麥醪的比比熱容

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

c麥醪＝==3.63kJ/(kg.K)﹞

G麥芽+G220233.44+70817.04

則麥醪溫度為:

G麥芽c麥芽×18+G2CW×5020233.44×1.71×18+70817.04×4.18×50t麥醪＝＝G麥醪c麥醪91050.48×3.63

＝46.67(℃)

2.根據(jù)熱量衡算,且忽略熱損失,米醪與麥醪并合前后的焓不變,G混合=G麥醪+G米醪=91050.48+47693.6=138744.08(kg)混合醪的比熱容G麥醪c麥醪+G米醪c米醪

c混合==3.67﹝kJ/(kg.K)﹞

--

40

G麥醪+G米醪t混合=63℃

則米醪的中間溫度為:

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

t＝＝G’米醪C米醪47693.6×3.76

=93℃

因此溫度比煮沸溫度只低7℃，考慮到米醪由糊化鍋到糖化鍋輸送過(guò)程的熱損失，可不必加中間冷卻器。

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熱量Q4由糖化工藝流程可知：

Q4=Q’4+Q’’4+Q’’’4

1.混合醪升溫至沸騰所耗熱量Q’4⑴經(jīng)第一次煮沸后米醪量為:

G’米醪=G米醪－V1=47693.6－1192.34=46501.26(kg)糖化鍋的麥芽醪量為:

G麥醪=G麥+G2=20233.44+70817.04=91050.48(kg)故進(jìn)入其次次煮沸的混合醪量為:

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

⑵據(jù)工藝,糖化終止醪溫為78℃,抽取混合醪的溫度為70℃,則送到其次次煮沸的混合醪量為:G混合(78－70)

[÷G混合]×100%=26.7%100－70⑶麥醪的比熱容:

C麥醪＝3.63﹝kJ/(kg.K)﹞(計(jì)算公式如上式)混合醪的比熱容:

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