年產(chǎn)5萬噸啤酒工廠設(shè)計

年產(chǎn)5萬噸啤酒工廠設(shè)計制作人：蔣婷梅同組成員：陳蓉王鵬黎志靈1、背景知識釀造原料風(fēng)格營養(yǎng)成分歷史特點啤酒啤酒的特點

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，有比較豐富的營養(yǎng)價值，即有較高的發(fā)熱量（181.4KJ/100g啤酒）和含有豐富的營養(yǎng)成物質(zhì)（蛋白質(zhì)、碳水化合物、礦物質(zhì)、有機酸及維生素等）。啤酒的特點啤酒與其他釀造酒有所不同。主要不同點是：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ǎl(fā)酵用的酵母是經(jīng)純粹分離和專門培養(yǎng)的啤酒酵母菌種。啤酒的特點啤酒的酒精含量是按質(zhì)量計的，通常不超過2—5%。國外為3—5g酒精/100g啤酒，一般不超過8g，在我國一般為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)度方法僅見于中國啤酒，在外國啤酒中還沒有。啤酒的濃度變化較大，在10—20°之間。我國啤酒廠過去分別生產(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。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，人們曾用一種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，因為在那里蛇麻花是隨處可見的植物。蛇麻花即啤酒花，簡稱酒花，在全世界啤酒釀造工業(yè)中，一直沿用至今。人們還利用單寧來澄清啤酒，并抑制雜菌繁殖。由于林德（Linde）發(fā)明了冷凍機，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。近幾年來，膜過濾等技術(shù)的迅速發(fā)展，使“純生啤酒”的生產(chǎn)成為現(xiàn)實。啤酒的營養(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)等平衡性良好的營養(yǎng)十分豐富的低酒精度的飲品，素有“液體面包”的美稱?？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)等多種營養(yǎng)素。啤酒具有較高的熱量，1L啤酒的熱量可達1779KJ。因此，早在1972年7月墨西哥召開的第9屆世界營養(yǎng)食品會議上，啤酒就被正式推薦為營養(yǎng)食品。啤酒的風(fēng)格啤酒風(fēng)格又稱典型性，是啤酒色、香、味和泡沫的綜合體現(xiàn)，在啤酒釀造過程中形成。也因不同地區(qū)人們的習(xí)慣和愛好而大不相同。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)，對其形態(tài)起支撐作用，所以又稱骨架物質(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)成胚乳細胞壁，也存在于麥殼中；大麥中含有少量的低分子糖類，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：提供酵母營養(yǎng)，使啤酒口感醇厚、圓潤，豐富啤酒泡沫，使啤酒早期混濁。在啤酒釀造過程中，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，增強啤酒某些特性，改善啤酒泡沫性質(zhì)。我國盛產(chǎn)大米，所以大米一直是我國啤酒釀造廣泛采用的一種輔助原料，其最大特點是淀粉含量高，可達75%～82%，無水浸出率高達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，對啤酒釀造具有重要意義的三大主要成分是酒花樹脂、酒花油和多酚物質(zhì)。酒花樹脂是苦味的主要來源；酒花油是啤酒酒花香味的主要來源；多酚物質(zhì)能與蛋白質(zhì)形成復(fù)合物，促進蛋白質(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，一般來講，生產(chǎn)單色啤酒適宜用中等硬度以下的水?；厥盏慕湍敢?jīng)過洗滌后再用，酵母洗滌用水需達到無菌要求，否則雜菌會進入酵母培養(yǎng)液中，進而污染發(fā)酵醪。稀釋用水若含有雜菌，會直接進入啤酒中，因此，這兩部分水必須進行除菌處理，除菌方法有：沙濾棒過濾、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程有原料粉碎，糖化，醪液過濾，麥汁煮沸，麥汁后處理等幾個過程。（1）原料粉碎粉碎是一種純機械加工過程，原料通過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噴水浸漬和充以空氣使其水分達到28—30％，然后在增加水分的條件下，用對輥粉碎機粉碎，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粒，既有利于加速麥汁過濾，又可增加麥芽浸出率。（2）糖化糖化是麥芽內(nèi)含物在酶的作用下繼續(xù)溶解和分解的過程。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為“醪”（液），糖化后的醪液稱為“糖化醪”，溶解于水的各種干物質(zhì)（溶質(zhì)）稱為“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，糖化過程應(yīng)盡可能多地將麥芽干物質(zhì)浸出來，并在酶的作用下進行適度的分解。糊化鍋根據(jù)是否分出部分糖化醪進行蒸煮來分，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，要將輔助原料配成醪液，與麥芽醪一起糖化，稱為雙醪糖化法，按雙醪混合后是否分出部分濃醪進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。麥芽在糖化鍋中進行蛋白質(zhì)分解，輔助原料大米與一部分麥芽在糊化鍋進行糊化和液化然后兌醪，達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，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）麥汁過濾糖化工序結(jié)束后，應(yīng)在最短時間內(nèi)，將糖化醪中從原料溶出的物質(zhì)與不溶性的麥槽分開，以得到澄清的麥汁。本設(shè)計中采用的是過濾槽過濾麥汁。淡色啤酒的第一道麥汁過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，其所用的水稱洗槽用水，洗出的浸出物稱第二麥汁。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，為縮短煮沸操作時間，當(dāng)麥芽汁蓋滿煮沸鍋的加熱器后，即開始加熱。并在80℃保持30min，讓α-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，并始終保持強烈的翻騰狀態(tài)，此期間按時添加酒花并經(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，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)酵機理糖類的發(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)酵在八個小時內(nèi)發(fā)生并以加快的速度進行，積聚一種被稱作“皺沫”的高密度泡沫。這種泡沫在第3或第4天達到它的最高階段。從第5天開始，發(fā)酵的速度有所減慢，皺沫開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。整個過程中，需要對溫度和壓力做嚴(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)酵的時間也不同。通常，貯藏啤酒的發(fā)酵過程需要大約6天，淡色啤酒為5天左右。

發(fā)酵罐30文庫專用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（或者被稱為熟化罐中）。在此，剩余的酵母和不溶性蛋白質(zhì)進一步沉淀下來，使啤酒的風(fēng)格逐漸成熟。成熟的時間隨啤酒品種的不同而異，一般在7~21天。

5、啤酒過濾啤酒過濾是一個純物理分離過程，利用過濾前后的壓差將待過濾液體從一端推向另一端，穿過過濾介質(zhì)，發(fā)酵液中懸浮的微小粒子被截留下來，濾出的啤酒透明且有光澤。6、包裝每一批啤酒在包裝前，還會通過嚴(yán)格的理化檢驗和品酒師感官評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)成了市場中琳瑯滿目的啤酒產(chǎn)品。7、分銷越是離生產(chǎn)日期近的啤酒，即越是新鮮越是好喝。從釀酒廠生產(chǎn)出來的啤酒，通過運輸?shù)椒咒N商處，再從分銷商處到零售商處，最后到消費者手中，高效及通暢的分銷渠道是確保消費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啤酒廠糖化車間總熱量衡算表

4、設(shè)備