啤酒发酵车间设计 - 图文(2)

而大部分用于冲刷、清洗及冷却系统用水。

啤酒含量最多的成分是水。水中各种离子在一定程度上影响酵母的生产和啤酒的质量。

啤酒厂水源选择的依据是符合我国生活饮用水标准（GB5749－1985）；水量应充足稳定；冷却用水的水温越低越好；在符合经济性的前提下尽可能采用地下水，地表水水质不稳定。地表水最大的缺点是水中含有盐很少，水质软，缓冲能力差，一般pH值较低，对铁制和钢制设备有腐蚀作用。 5、 辅料

啤酒生产中的辅料有大米、玉米、小麦、糖和淀粉糖浆等。辅料的质量对啤酒的品质影响很大。麦芽的价格远高于不发芽的大米、玉米、小麦等谷物，在麦汁制造过程中采用合适比例的辅料，可提供廉价的浸出物或糖类，虽然增加辅料加工设备，加大热能消耗，有时要添加酶制剂等增大费用，但减少麦芽的使用量，总成本降低，所以使用辅料具有经济性。辅料在糖化时使用的配比在20％－50％之间。

大部分辅料含很少的可溶性氮，几乎没有增多麦汁中的含氮成分，所以可以降低麦汁总氮，提高啤酒的非生物稳定性[2]。

由于本啤酒厂地处南方地区，盛产大米。而且用大米作辅料生产的啤酒，色度低、口味清爽、泡沫细腻、非生物稳定性高，故采用大米作为辅料。

（三）麦芽汁制备工艺 1、原料的粉碎及输送

在啤酒生产中，不单要考虑物料粉碎操作的经济性，更应该考虑啤酒酿造的特殊要求：（1）麦芽皮壳若粉碎过细，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容性物质粉碎过细，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，不但影响酶促反应速率，也影响到反应深度即影响到麦汁组成。

（1）麦芽的粉碎

麦芽粉碎的方法主要有：干法粉碎，湿法粉碎，回潮干法粉碎，以及连续调

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湿粉碎。

本设计采用麦芽湿法粉碎，湿法粉碎全部操作有：浸渍→磨碎→匀浆→泵出。在0.5-2小时内完成一批投料，根据日加工量，选择适当的机器台数。粉碎过程应尽量缩短麦芽在机器内的停留时间，以防止受到污染。湿法粉碎麦芽皮壳充分吸水变软，粉碎时皮壳不易磨碎胚乳带水研磨均匀，糖化速度快。湿法粉碎可提高过滤速度20%-25%或提高投料量，麦糟层厚度可达500-600mm , 但不影响过滤。

（2）大米的粉碎

大米采用对辊碎机进行干法粉碎，大米的粉碎度越细越好，以增加原料与水的接触面积，有利于大米的糊化和糖化。

2、糖化

糖化过程是利用麦芽中各种水解酶在适宜的条件下将原料中的不溶性高分子物质（淀粉、蛋白质等）分解为可溶性的低分子物质。 糖化方法包括以下几种：

煮出糖化法：一次煮出糖化法、二次煮出糖化法、三次煮出糖化法。浸出糖化法：升温浸出糖化法、降温浸出糖化法。其他方法：复式一次煮出糖化法、复式煮浸糖化法、谷皮分离糖化法、外加酶制剂糖化法、其他特殊糖化法。 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，通过部分麦芽醪的热煮沸、并醪，使醪逐步梯级升温至糖化终了。部分麦芽醪被煮沸次数则称为几次煮出法。

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的温度，使糖化完成。麦芽醪没有煮沸。

其他方法是由两种基本方法演变而来。当使用大米、玉米等不发芽谷物作为辅料时，要对辅料进行糊化和液化，采用复式糖化法。

由于浸出糖化法成本高，原料利用率低，且只适合酿造上面啤酒和低浓度啤酒，本设计不采用。而煮出法糖化法原料利用率高，糖化时间短，麦汁成份好，糖与非糖成分易控制，酿造出的啤酒有浓厚和杀口感觉，该工艺成熟，已被广泛使用。故本设计采用该法。

煮出糖化法，根据醪液煮沸的次数，常用的有一次和二次煮出糖化法。

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一次煮出糖化法：该法原料利用率不高，对麦芽质量要求高。但此法有3大显著优点：一是糖化时间短；二是过程简单，节约蒸汽和动力；三是煮沸时间短，麦皮浸出物少，因而麦汁色泽清而浅，啤酒味醇。由于原料供应商完全可以保证提供优质麦芽，故采用一次煮出糖化法。

二次煮出糖化法：此法灵活性大，适于各种质量的麦芽和类型的啤酒，其操作较简单，煮沸时间短，能耗较小，设备利用率高，生产周期短，成本低，但与一次煮出糖化法相比，这些方面都不比一次煮出糖化法理想，故不采用。

本设计采用二次煮出糖化法。 3、麦芽醪的过滤

糖化过程完成后，麦汁的组分基本确定，必须采用过滤方法将麦汁与麦糟尽快分离，得到清亮的麦汁和较高的麦汁收得率。要求麦汁清亮透明，无白色淀粉颗粒、麦皮等杂物，洗糟水清亮，无失光混浊，控制洗糟次数。

麦芽醪的过滤过程包括如下三个过程：

（1） 残留在糖化醪中的耐热性的α-淀粉酶，将少量的高分子糊精进一步液化，使之全部转变成无色糊精或糖类，提高原料浸出物收得率。

（2） 从麦芽醪中分离出“头号麦汁”。

（3） 用热水洗涤麦糟，洗出麦糟中的可溶性浸出物，得到“二滤、三滤”麦汁。麦芽醪的过滤工艺基本要求：迅速和较彻底地分解可溶性浸出物，尽可能减少有害于啤酒风味的麦壳多酚、色素、苦味物，以及麦芽中高分子蛋白质、脂肪、脂肪酸、β-葡聚糖等物质被萃取，尽可能获得澄清透明的麦汁。 过滤的方法主要有：

（1） 新型压滤机法：该法对麦芽粉碎度要求不很严格，过滤面积大，与旧式的过滤机不同，笨重的人工装卸已全部实行自动控制和机械化。水、电、汽的需求量比较均衡，高峰负荷降低，缩短了压缩时间，一天可过滤12次左右，提高了设备利用率，本设计采用板框式压滤机。

（2） 过滤槽法：新型过滤槽的生产能力较传统的麦汁过滤槽容量大，但对麦芽粉碎度要求严格，过滤、洗涤时间长，辅助原料用量相对少些，并且过滤速度慢，每24小时周转4次，成为麦汁制备的限制因素，故不采用。

4、麦汁煮沸和颗粒酒花添加

麦汁过滤结束后，麦汁先进入暂存罐，然后通过一薄板换热器预热后进入煮

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沸锅，在煮沸过程中添加颗粒酒花。煮沸可以蒸发水分浓缩麦汁，破坏酶的活性和杀菌，浸出酒花的有效成分，使蛋白质变性和絮凝。煮沸锅设内加热器，煮沸强度为10％，总煮沸时间为90 min。

煮沸时颗粒酒花分两次加入，第一次是在初沸后10 min加10％颗粒酒花，主要起消泡作用；第二次在煮沸1小时后加入剩余的颗粒酒花。使用时用手打开铝薄包装袋，把袋中的颗粒酒花直接加入煮沸锅中[6]。

绝大多数煮沸设备采用间接加热方式，热源有热水和蒸汽。热水的总热效率比蒸汽高20％，但对设备的加热器耐压性要求高，设备制造费用高，所以普遍使用蒸汽。

分批式麦汁煮沸，在一个有加热装置的特殊容器中进行，称煮沸锅。麦汁煮沸锅具有多种形式，本设计选用的是列管式内加热器圆形麦汁煮沸锅。采用列管加热，管内麦汁受热上升，在加热管上部喷出，底部麦汁不断进入加热管，麦汁形成对流，省去动力和搅拌系统。煮沸方法包括常压煮沸、加压煮沸和低压煮沸（体外煮沸）。

（1） 常压煮沸：工艺成熟，操作方便，维修费用低。酒花浸出率高，所得麦汁质量好。同时由于本设计每天的糖化次数不多，故采用该方法。

（2） 加压煮沸：在0.11～0.22 MPa压力下煮沸，温度高达120 ℃，缩短煮沸时间，获得更好的非生物稳定性。但降低了α－酸的浸出量和酒花的利用率，故本设计不采用。

（3） 低压煮沸：该方法设备复杂，能耗大，故不采用。 5、热凝固物的分离

热凝固物是麦汁煮沸过程中高分子氮凝聚而成的不溶性混合物，主要由直径为30—80 μm的蛋白质和多酚混合物组成。

迴旋沉淀槽是最常用的热凝固物分离设备，分离效果最佳。将煮沸好的麦汁以切线方向倒入回转沉淀槽，麦汁在槽内回旋运动，进料时间为15－20 min，停留30 min左右，麦汁从槽边麦汁出口流出，在离心的作用下，热凝固物下沉至槽底中心排出。

6、麦汁的处理

从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：酒花糟

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分离，热凝固物分离，冷凝固物分离，冷却，充氧等才能成为发酵麦汁。近代的啤酒生产大大缩短了发酵和贮酒周期，发酵容器也增大到数百至上千立方米。啤酒发酵要求在低温下进行，所以麦汁要尽快冷却至发酵所需要的温度。最常用的麦汁冷却器是薄板冷却器。麦汁冷却方式有一段冷却和两段冷却。一段薄板冷却器无中间板，结构简单，节能和控制方面优于两段冷却薄板冷却器，故使用一段薄板冷却器。用3 ℃冰水冷却热麦汁，冰水被加热至75～80 ℃，可做洗槽用水。

酵母繁殖需要氧气，给酵母提供足够的氧气（无菌空气方式）有利于酵母繁殖和积累能量，并进入发酵阶段。为避免氧化作用，麦汁通风充氧须在麦汁冷却后进行。通风后的麦汁溶氧量一般在6～10 mg/L。过高会使酵母过度繁殖，产物减少，副产物增多。而酵母繁殖过少，则发酵速度慢，延长发酵周期。

（四）啤酒发酵

1、啤酒酵母的扩大培养

能使含糖液体自然发酵，生成二氧化碳和酒精，液面上形成“膜”，器底形成“沉淀”的生物，统称为“酵母”。广义上说，凡是单细胞、世代时间较长的低等真核生物，统称为“酵母”。

酵母的分类：a.夫罗贝尔酵母：发酵度高，沉淀慢而不凝集b.薛士酵母：发酵度低，凝集性强，沉淀快c.卡尔斯贝酵母：卡尔倍一号，发酵度高，沉淀慢；卡尔号二号，发酵度低，沉淀快。

首先用平板分离法获得优良的酵母菌株，然后进行实验室和生产现场的扩大培养。

实验室扩大培养：斜面试管→ 试管或富氏瓶培养→ 巴氏瓶或三角瓶培养→ 卡氏罐培养

生产现场扩大培养：汉生－库勒氏培养罐扩大培养→ 酵母扩大培养罐→ 酵母二级扩大培养罐→ 锥形罐

2、 啤酒发酵方法的选择

啤酒发酵因所用酵母的不同，分为上面发酵和下面发酵。前者采用上面酵母和较高的发酵温度，后者采用下面酵母和较低的发酵温度。下面发酵是普遍使用的啤酒生产方法。本设计采用下面发酵。

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