本科毕业论文---年耗粮5万吨啤酒工厂的初步设计.doc

毕业设计说明书(论文)

作 者： 陈明贺 学 号： 0904150114
院 系： 化学工程学院
专 业： 生物工程
题 目： 年耗粮3.5万吨啤酒工厂的初步设计
设计重点：糖化工段

指导者： 张秀廷 副教授

评阅者：

2013 年 6 月 吉 林

1

摘 要

摘 要
本设计采用60%的优质麦芽和40%的大米为原料，进行干法粉碎，采用二次煮出糖化法，煮沸锅采用外加热器。采用圆筒锥底发酵罐进行一罐法发酵，发酵周期为20天。采用高浓稀释工艺，啤酒成熟后从14°P稀释到12°P。在设计计算主要包括物料衡算及能量衡算，设备选型的计算以及重点设备糖化锅的计算。图纸主要包括糖化车间和发酵车间的流程，主要设备糖化锅，以及糖化车间的平面图。

关键词：啤酒；糖化； 发酵；工艺流程；工艺设计；工厂设计

70

Abstract

Abstract
This design uses 60 percent of high-quality malt and40percent of the rice as raw material, a dry grinding, glycosylated Methods penthouse leaching method, boiling pot, using heater. A cylindrical cone at the end of fermentation tank to a can of fermentation, the fermentation period to 20 days. The design of the high concentration of dilution, after mature beer from 140P to 120P. diluted calculation of the design include material balance, energy balance, the consumption of cold calculation and selection of equipment and the calculation of key equipment fermenter calculations. Drawing mainly saccharification and fermentation workshop of the workshop process, major equipment fermenter, and the fermentation workshop of the floor plan and elevation.

key words : Beer; Mash; Fermentation; Process; Process design; Plant design

目 录

目 录
摘 要 I
ABSTRACT II
目 录 III
第1章 绪 论 1
1.1 啤酒的世界史 1
1.2 中国啤酒史 1
1.3啤酒的分类 2
1.4 啤酒生产技术 3
1.5 中国啤酒的发展方向 4
第2章 设计概论 5
2.1 设计指导思想 5
2.2 生产规模的确定和产品方案 5
2.3 厂址选择的原则 5
2.3.1 从投资和经济效益考虑 6
2.3.2 厂址的选择依据 6
2.4 啤酒的生产流程图 7
2.4.1 工艺条件说明 8
2.5 原料来源、规格及质量标准 14
2.6 成品,半成品的品种及质量标准 15
2.7 环保措施 16
2.7.1 污水处理的原则、方法和效果 16
2.7.2副产物综合利用 18
第3章 物料与能量平衡计算 20
3.1 计算依据 20
3.2 以100Kg混合原料生产12°浅色啤酒物料计算 21
3.2.1糖化物料的计算 21
3.2.2 澄清冷却物料的计算 23
3.2.3 主发酵的计算 23
3.2.4 后发酵的计算 24
3.2.5 成品啤酒的计算 24
3.2.6 换算成100L成品啤酒的各项数据 25
3.2.7 换算成21万吨成品啤酒量各项数据 25
3.2.8 换算成每日生产量各项数据 25
3.3 能量衡算 26
3.3.1 糖化和糊化用水耗热量Q1 27
3.3.2 糊化锅中米醪煮沸耗热量Q2 27
3.3.3 糊化锅内米醪由初温TO加热至煮沸的耗热量Q21 28
3.3.4 煮沸过程蒸汽带出的热量Q22 28
3.3.5 热损失Q23 28
3.3.6 第二次煮沸前混合醪升温至70℃的耗热量Q3 28
第4章 啤酒生产设备计算及选型 33
4.1制麦生产设备计算及选型 33
4.1.1 大麦精选设备的生产能力 33
4.1.2 大麦立仓的计算与选型 33
4.1.3 浸麦槽的计算与选型 34
4.1.4 发芽箱的计算与选型 36
4.1.5 麦芽烘炉的计算与选型 37
4.2 贮箱和粉碎设备的计算与选型 38
4.2.1 贮箱计算 38
4.2.2 原料粉碎机生产能力的计算与选型 40
4.3糖化设备的计算 40
4.3.1 糊化锅 40
4.3.2.糖化锅 42
4.3.3 过滤槽的计算 44
4.3.4 麦汁煮沸锅的计算 45
4.3.5 旋涡沉淀槽的计算 47
4.3.6 薄板冷却器的计算 50
4.3.7 水箱的计算 53
4.3.8 糖化用泵的选择 54
4.4 发酵设备的计算 54
4.4.1 结构尺寸的计算 54
4.4.2 锥形发酵罐耗汽量计算 56
4.5 硅藻土过滤机的计算 61
4.6 清酒罐的计算 61
4.7 发酵用泵选型 61
第5章 车间平面布置及说明 62
5.1 概述 62
5.2 车间布置设计的原则 63
5.3 车间布置设计的有关技术和参数 64
5.4 设备布置图 64
第6章 食品工厂卫生问题 67
6.1 卫生设施的要求： 67
6.3 卫生设施： 67
6.3 防虫蛇措施： 67
6.4 防鼠措施 67
参考文献 69
致 谢 70

东北电力大学毕业设计说明书（论文）

第1章 绪 论
1.1 啤酒的世界史
啤酒作为一种饮品，在目前的市场被大家热爱，啤酒是以大麦为主要原料，大米或其它谷物、酒花等为辅料，经制麦——糖化——发酵——过滤等酿制而成的含有二氧化碳的、低酒精度和多种营养成分的饮料。在1912年第九届国际营养食品会议上被列为营养食品，是世界上最大的酒种之一。啤酒有着悠久的历史，早在公元前4千年，就有用面团发酵制啤酒的记载，公元前3世纪古巴比伦的居民就用啤酒去祭祀他们的女神。起初啤酒以肉桂、生姜为香料后经德国日耳曼人的改进，用酒花代替了原来的香料，酒花以其优秀的特点一直受到人们的亲睐，所以一直沿用到今天。1860年路易巴斯德灭菌技术为啤酒工艺奠定了基础。1880年后，汉逊耶尔逊研究的酵母纯粹培养和分类问题对控制啤酒质量和保证工业化生产做出了贡献。[1]
1.2 中国啤酒史
中国近代啤酒业是从西方传入的，1990年由俄国人在哈尔滨建立的乌卢列夫斯基啤酒厂，1903年，英国商人合资在青岛建立了英德酿酒有限公司，啤酒生产力约300吨，1945年由民国接受经营。当时青岛啤酒已是清亮透明，泡沫丰富，味道醇厚这显示了啤酒酿造技术在我国应用的成功，北京啤酒厂是从侵华的日本手中接管过来的。1953年轻工业部糖工业管理局接管了啤酒厂，废弃原“飞马牌”商标，北京双合盛啤酒厂，这是中国民族资本经营的，这是一家由爱国人士实施的实业救国为发展中国经济建立起来的，酿酒的机器设备大多来自德国，并聘请捷克人尧西戈拉酿酒师总管技术,选用德国强壮酵母精心酿造。[2]1916年第一批五星牌啤酒问世，酒液清亮透明，泡沫洁白细腻，口味纯正，毫不逊色于进口啤酒，不仅走俏于北京，还畅销天津、上海、汉口等地。1926年在当时工商部国货展览会上一举夺标，并在巴拿马国际展会上获奖。自20年代起，五星啤酒就从天津转销香港、澳门及有洋群岛，声誉远播海外，这是中国民族啤酒工业中较成功的一例。从1900～1949年漫长的半个世纪，中国只有在青岛、北京、哈尔滨、沈阳、上海、烟台广州等地建立了10余家啤酒厂，年生产啤酒约3万余吨，饮用啤酒者绝大多数只是在华外国人及分布于沿海地区城市中的上层华人。1949～1978年，啤酒生产经恢复期、独立发展期及自发发展阶段，啤酒产量增长缓慢，然而，我们啤酒工业大力发展真正发生在1979年，我国啤酒工业以30%以上的高速持续增长。80年代，我国啤酒厂遍及了神州大地，到1988年我国大陆啤酒厂发展到813个，总产量达656.4万吨，仅次于美国、德国名列第三。[3]
1.3啤酒的分类
(1) 淡色啤酒
色度为2~14EBC单位，外观呈淡黄色的啤酒。淡色啤酒突出酒花香味，给人以清爽、淡雅的感觉，目前市场上大多数为淡色啤酒，淡色啤酒按原麦汁浓度的高低不同又分三种
①高浓度淡色啤酒，原麦汁浓度大于12°的淡色啤酒
②中等浓度淡色啤酒，原麦汁浓度10~12°的淡色啤酒
③低浓度淡色啤酒，原麦汁浓度小于10°的淡色啤酒
(2) 浓色啤酒
色度为15~40EBC单位的啤酒，色泽介于淡色啤酒与黑啤酒之间，为棕红色，由于该色调给人以温暖的感觉，所以适用于天冷的季节饮用，浓色啤酒按原麦汁浓度的高低不同又分两种
① 高浓度浓色啤酒，原麦汁浓度大于12°的浓色啤酒
② 低浓度浓的色啤酒，原麦汁浓度等于或小于12°的浓色啤酒
(3) 黑啤酒
色度大于41EBC单位的啤酒，黑啤酒突出麦芽的香味，原麦汁浓度相对较高，一般高于12%亦适合天冷的季节饮用，但产量不大。
(4) 特种啤酒
在原辅料中或生产工艺方面有某些重大改变，改变了上述原有啤酒的风味，成为具有独特风格的啤酒。特种啤酒除特征特性外，其他要求符合相关类型啤酒的规定
① 干啤酒，高发酵度的啤酒，真正发酵度不低于72%口味干爽的啤酒
② 冰啤酒，在酿制过程中经冰晶化工艺处理，色度小于0.8EBC的啤酒
③ 低醇啤酒，酒精度为0.6%~2.5%的啤酒
④ 无醇啤酒，酒精度小于等于0.5%，原麦汁浓度大于等于3.0的啤酒
⑤ 小麦啤酒，以小麦为主要原料酿制，只有小麦麦芽经酿造所产生的特殊香气的啤酒
⑥ 浑浊啤酒，在成品啤酒中含有一定量的活酵母菌或有特殊风味的胶体物质，色度大于等于2.0EBC单位的啤酒
⑦ 果蔬类啤酒，添加一定量的果蔬汁，具有其特征性理化指标和风味，并保持啤酒基本口味的问题。
(5) 发酵结束后酵母是否沉降分类将所有啤酒分两大类，下面酵母和上面酵母啤酒
① 下面酵母啤酒是指发酵结束后酵母沉降到发酵容器底部采用的酵母称为下面酵母，目前国际国内市场上除少量上面发酵啤酒外其余都属于下面发酵啤酒
② 上面发酵啤酒指发酵结束后酵母上升到发酵液表面，采用的酵母称为上面酵母
啤酒在我们生活中可谓占有很高地位，那么，下面就让我们一起来探讨下啤酒相关知识。
1.4 啤酒生产技术
啤酒生产过程分为麦芽汁制造、发酵、稀释、过滤灭菌、包装等几道工序。
麦芽汁的制造：麦芽经过适当的粉碎，加入温水，在一定的温度下，利用麦芽本身的酶 制剂，进行糖化（主要将麦芽中的淀粉水解成麦芽糖），为了降低生产成本，还可以加入一 定比例的大米粉作辅料（大米粉中先加水煮沸）。[4]制成的麦芽醪，用过滤槽进行过滤，得到麦芽汁，将麦芽汁输送到麦汁煮沸锅中，将多余的水份蒸发掉，并加入酒花。酒花是一种植 物的花，加入到啤酒中,可使啤酒带有特有的酒花香味和苦味，同时，酒花中的一些成份还具有防腐作用，可延长啤酒的保藏期。
　　发酵：麦芽汁经过冷却后，加入酵母菌，输送到发酵罐中，开始发酵。传统工艺分为前发酵和后发酵，分别在不同的发酵罐中进行，现在流行的作法是在一个罐内进行前发酵和后发酵。前发酵主要是利用酵母菌将麦芽汁中的麦芽糖转变成酒精，后发酵主要是产生一些风味物质，排除掉啤酒中的异味，并促进啤酒的成熟，这一期间，控制一定的罐内压力，使后酵时产生的二氧化碳保留在啤酒中。因此后期要充入二氧化碳，把二氧化碳通过冲气管中的小泡吹入到发酵液中。在后发酵中压强会逐渐升高。
稀释：啤酒发酵成熟后，用脱氧的酿造用水稀释[5]。
　　过滤灭菌：经过二十天左右的发酵（有些啤酒发酵期可能长达几个月），将啤酒经过过滤，除去啤酒中的酵母菌和微小的颗粒，再经达低温灭菌（62℃左右），冷却，啤酒就可以包装。
瓶装的啤酒，瓶子要经过几次的灭菌，瓶盖要经过紫外线灭菌，包装方式主要有瓶装和罐装，还有桶装等。
1.5 中国啤酒的发展方向
经过几十年的发展，我国啤酒行业现在形成了像青岛，华润，燕京等几个大的啤酒集团。我国的啤酒行业比较复杂，大企业和众多小企业同时存在，大集团对市场的占有率不到一半。随着外资的进入，啤酒行业竞争更加激烈。近年来，啤酒消费的个性化趋势创造了多样化的市场需求，促进了啤酒企业产品多样化步伐，市场上啤酒产品越来越多，啤酒品种从以前单一的淡色啤酒发展到目前的纯生啤酒、无醇啤酒、小麦啤酒、黑啤酒、干啤酒，还有具有营养、保健作用的果味啤酒、芦荟啤酒、苦瓜啤酒、菊花啤酒等等，包装上出从以640 mL玻璃瓶装发展为610 mL 500mL、480mL、 330m瓶装和350mL易拉罐装为主，外包装以塑料周转箱、纸箱和膜包装为主。[6]新啤酒产品的不断出现不但满足了消费者需求，提高和丰富了消费者生活，而且许多啤酒企业依靠其技术优势，根据市场需求，开发出具有独创性的新产品并推向市场，很快形成了一定的规模。

第2章 设计概论
2.1 设计指导思想
⑴ 在工艺上的选择和设备的选用上为确保工艺稳定、可靠和产品质量，部分采用了传统式，同时进行了革新改造，引进了一部分国外较先进的技术和设备。
⑵ 设计中考虑尽量降低操作费用及啤酒的单耗量，使其具有上马快、收效大的特点。
⑶ 设计考虑到啤酒厂今后的发展趋势（如增加品种、扩大产量等），在建筑和平面布置上及设备选取上，都留有适当的余地，同时又不致于造成现有设备、场地的太大浪费。
⑷ 设计考虑到工人劳动条件的改善及劳动强度的降低，采用了一些新工艺、新设备，同时又确保啤酒质量。
⑸ 考虑到啤酒厂的环境，进行了污水处理、CO2回收等综合利用，不但改善了环境污染，同时增加工厂的收入。
⑹ 设计采用部分自动化仪表控制，使本厂在机械化、自动化水平上与国外先进水平差距缩短了。
2.2 生产规模的确定和产品方案
设计一个年耗粮3.5万吨的12°啤酒厂，采用下面发酵一缸法。总酒损为7～11%。设计中包括：
(1) 啤酒生产工艺计算
(2) 啤酒设备计算
(3) 啤酒生产水耗量计算
(4) 工艺流程图要求：有设备形象、相对标高
(5) 糖化工艺流程图
2.3 厂址选择的原则
厂址选择是设计工作的基本内容之一。厂址选择的好坏直接影响设计质量、建设进度、投资大小和投产后经营管理条件。因此，厂址选择是一项包括政治、经济、技术的综合性的复杂工作，具有较高的原则性和广泛的技术性。
(1) 厂址要符合国家下达建厂计划任务书中所作的规定和要求。
(2) 厂址应符合当地城镇总体发展规划的要求，并尽量与附近工业企业相配合，以节约基建投资。
(3) 厂址的面积和外形要满足啤酒生产工艺的要求，并留有适当的扩建余地。
(4) 厂址地形宜平坦，地面倾斜坡度最好不超过3% ,便于厂区运输线路布置，并尽可能减少土方工程量。
(5) 厂址应符合国家有关卫生、防火、人防等要求。如:厂区应在居民点下风侧;河流的上游;厂区附近不得有细菌，传染病病源或其他污染的来源;不应选择在低洼窝风的地形做厂区，应避开军事措施地区等等。
(6) 厂址应在当地最高洪水水位之上，如果低于洪水位则须有坚固堤防保护.同时，要防止内涝水的浸淹。[7]
2.3.1 从投资和经济效益考虑
(1) 厂址应有较方便的运输条件，若需建公路或专用铁路时，距离最短为好，以节省投资。
(2) 有一定供电条件，满足生产需要。
(3) 所选厂址附近不仅有充足的水源，而且水质应较好。
(4) 厂址最好选在居民区附近，这样可以减少宿舍，商店，学校等职工的生活福利设施。
2.3.2 厂址的选择依据
(1) 要有可靠的水源，在满足啤酒厂生产用水的水质、水量及水温的条件之下，应尽可能靠近水似，以缩短管路及动力电缆的铺设工程.如用山泉水、地下水、水库水，自来水或江河水等水源，可单独采取一种水源，也可取二种或三种水源以分别用于生产。
(2) 根据交通运输方式的不同而考虑厂址的位置.如原材料、成品以水运为主，则应尽可能靠近河流，并考虑码头的适当位置:如以陆运为主，则须靠近铁路或公路，并尽量减少沿途修建桥、隧洞的工程。
(3) 厂址应尽可能靠近一些已有的热，电源，以充分取得企业协作的条件。
(4) 厂址地质要符合啤酒厂设计的要求，一般地耐力宜在20吨/平方米以上为好，可节约基础工程投资，但应避免在地表过浅或已露头岩石的地区及喀斯特、土崩、滑坡、流砂地区或是古河道，古墓之上选择厂区。
(5) 一般啤酒厂厂址应避免选在地震基本烈度在七度或七度以上地区:当地展基本烈度为九度或超过九度的地区不宜建大型啤酒厂.
(6) 厂址不宜选在有矿产地区、有古迹文物地区。风景游览区、有化学废料，有机废料堆放的地区等。
(7) 厂址应尽量靠近城镇或啤酒销售区域，以减少大量的瓶箱运输。
(8) 选厂时应考虑职工生活区的位置，并尽可能靠近城镇，以减少集体事业设施的投资，改善职工生活福利的条件。
(9) 选厂中还应尽量了解施工期间水电供应，劳动力来源，施工工人居住生活，施工机械、预制场地、建材的运输、堆放等条件的利便情况。
(10) 要考虑啤酒厂的综合利用以及啤酒厂废料的处理及堆放场地。[8]
2.4 啤酒的生产流程图
原大麦 粗选 精选 分级 发芽 干燥

辅料 粉碎 贮仓 糊化锅 水 箱 除根

水 箱 糖化锅 贮仓 粉碎 发芽箱 贮藏

过滤槽 麦汁贮槽 煮沸锅 旋涡沉淀槽

过滤器 过冷器 离心分离机 发酵罐 冷却器

清酒罐 灌装

图2-1啤酒生产流程图
2.4.1 工艺条件说明
用于啤酒生产的基本原料有麦芽（主要是大麦）、酒花、辅料谷物及水等。在许多情况下，添加大米、玉米粉及其它未发芽的谷物作为碳水化合物的补充，以供酵母菌利用，发酵分解为乙醇和CO2使用酒花使大多数啤酒产生特殊气味、额外充入的CO2是对自然发酵产生的CO2的补充。
啤酒生产过程分为麦芽制造、麦芽汁（包括糖化）制备、前发酵、后发酵、过滤、灭菌包装等几道工序。
(1) 麦芽制备
大麦浸渍吸水后，在适宜的温度和湿度下发芽，发芽时产生各种水解酶，如蛋白酶、糖化酶、葡聚糖酶等，这些酶可将麦芽本身的蛋白质分解成肽和氨基酸，将淀粉分解成糊精和麦芽糖等低分子物质。发芽到一定程度，就要经温和干燥终止麦芽生长，同时保持其完整的酶活力。经过干燥，制成水分含量较低的麦芽。
大麦→浸渍→湿大麦→发芽→绿麦芽→干燥→除麦根、破皮→贮藏→成品麦芽
① 粗选：
a．目的：出去最大的杂质，如木块，麻袋块，土块，杂草，石块等，除去较小的杂质如灰尘（配备旋风分离器）。
b. 设备：粗选机，旋风分离器
c. 原理：圆眼，根据横截面的最大尺寸（种子宽度）
长眼筛，根据横截面的最小尺寸（种子厚度）
② 精选：
a. 目的：出去半粒和非谷物粒。
b. 设备：精选机。
c. 原理：根据麦粒长度来分离杂质。
③ 分级：
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
④ 浸麦：设备采用浸麦槽及附属的空气压缩机和输送泵等。
工艺条件：
a. 添加剂：采用甲醛溶液1~1.5kg/t大麦
b. 浸麦温度：13~18℃为宜，一般不应超过20℃
c. 通风：每隔1~2h 通10~20min
d. 浸麦度：浅色麦芽 43~45%
深色麦芽 45~48%
e. 浸麦时间：65~70h
方法：采用浸水断水交替法。
⑤ 发芽条件极其控制
发芽：采用萨拉丁箱式发酵
工艺条件：麦层厚度 0.6m左右 发芽后0.8m左右
进风口温度 12~16% 麦层温度14~18℃
室内湿度 >95% 发芽时间5~7天
搅拌器 3~4r/min 前进3~4m/min
⑥ 干燥：单床高效干燥炉 t: 8~22h
⑦ 除根与贮藏：
除根采用除根机
贮藏：立仓贮藏 贮藏期：最短一个月，最长半年

(2) 麦芽的糖化
① 糖化
糖化锅先维持在适于蛋白质分解作用的温度（45~52℃）（蛋白休止）。将糊化锅中的醪液兑入糖化锅中，维持在适宜糖化（β-淀粉和α-淀粉）作用的温度（62~70℃）（糖化休止），以制造麦醪。糖化时间控制在20min左右，用碘液检查糖化终点（直至无碘化反应）为止。
② 糖化的目的与要求
糖化的目的：将原料中可溶性物质尽可能多的浸渍出来，并且创造有利于各种酶的作用条件，使很多不溶性的物质在酶的作用下变成可溶性物质而得到尽可能多的溶解物。
糖化时的主要物质变化
麦芽中可溶性物质很少，占麦芽干物质的18~19%，仅有少量的蔗糖、果糖、葡萄糖、麦芽糖等和蛋白胨、氨基酸等蛋白质分解物，以及果胶质和各种无机盐等麦芽颗粒里存在的可溶性和难溶性物质，如麦芽淀粉和蛋白质。辅助原料的可溶性物质就更少了，这些物质在糖化过程中由于酶的作用而发生了很大的变化。
淀粉的分解：淀粉是酿造啤酒中最有用的成分，占干物质的50~60%
a.芽淀粉的性质
在发芽的过程中，受酶的作用，其外围蛋白质层和细胞壁的半纤维物质已逐步分解，使淀粉容易接受酶的作用而分解。
麦芽中淀粉： 直链 20~40% 易容于热水，遇碘呈深蓝色
支链 60~80% 较高温度时才溶解于水，深蓝色
b.淀粉糊化：加温加压，使淀粉吸水膨胀，颗粒裂解成糊精
糊化：淀粉溶解于水吸水膨胀，用加热和加酶分解的方法，使颗粒膨胀。
糊化T：淀粉开始糊化的稳定
c.淀粉的分解
淀粉分解酶 ：α-淀粉E，β-淀粉E，R-酶，界限糊精酶
α-葡萄糖甘酶及麦芽糖酶
麦芽糖：糊精=1：0.2~0.5浅色=1：0.5~0.7浓色
d.影响淀粉分解的因素
麦芽品质及粉碎度的影响
浅色：麦芽酶含量高，糖化力强（250~350单位）
浓色：麦芽酶含量低，糖化力弱（150~250单位）
糖化温度的影响
温度的影响不仅表现在高低而且表现升温快慢
α-淀粉E：60~65℃（理论）65~70℃（实际）
β-淀粉E：45~52℃（理论）60~63℃（实际）b.目前均控制在60~70℃之间
糖化醪PH的影响
α-淀粉E：5.6~5.8（最适）5.8~6.0（实际）
β-淀粉E：4.6~4.8（最适）5.0~5.5（实际）
糖化醪浓度的影响
糖化时要求高分子的蛋白质可能的分解，分解的越多，稳定性越高。
(3) 糖化方法
常用方法为煮出糖化法和浸出糖化法。国内生产淡色啤酒几乎都采用二次煮出糖化法。

采用双醪二次煮出糖化法
糖化锅 糊化锅
麦芽粉 大米
50℃—— —— —— ————→ 45～50℃(201)
∣ ↓
∣ 70℃ (201)
↓ ↓
65-68℃←— —— —— —— —— 100℃ (401)
∣↓ ↓
∣ —— ———— —————— → 65～68℃
↓ ↓ 70℃
76～78℃←— —— —— —— —— —— 100℃

图 2-2 双醪二次煮出糖化法

65-68℃糖化温度。淀粉 ———→麦芽糖
70℃液化
100℃部分糖化醪煮沸
76-78℃液化u↑利于麦汁过滤。

①煮出糖化法：兼用生化作用和物理作用进行糖化的方法。
特点：将糖化醪液的一部分，分批地加热到沸点，然后与其余未煮沸的醪液混合，使全部的醪液温度分批地升高到不同酶分解所要求的温度，最后达到糖化终了。
②二次煮出糖化法
特点：a:灵活性大，适用与处理各种性质的麦芽和制造各种类型的啤酒
b:整个糖化过程可在3~4h内完成
(4) 添加酒花及冷却
根据啤酒的性质、使用的原料、设备等决定用过滤槽或过滤机滤出麦汁后，在煮沸锅中煮沸，添加酒花，调整成适当的麦汁浓度后，进入回旋沉淀槽中分离出热凝固物，澄清的麦汁进入冷却器中冷却到5~8℃。
酒花添加的原则
第一次添加酒花，在麦汁初沸前5min加入，其主要目的是得到较高的酒花利用率，压泡，防止溢锅；
第二次在麦汁煮沸后40min加入酒花，多采用香酒花；
第三次是在煮沸终了前10~20min添加，应添加香酒花，以提高酒花香味。

(5) 麦汁的澄清与冷却
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。

(6) 发酵
麦芽汁经过冷却后，加入酵母菌，输送到发酵罐中，开始发酵。传统工艺分为前发酵和后发酵。
前发酵
前发酵又称主发酵，是发酵的主要阶段。前发酵主要是利用酵母菌将麦芽汁的麦芽糖转变成酒精。
冷却后的麦汁添加酵母输送发酵池圆锥底发酵罐中进行发酵，用蛇管或夹套冷却并控制温度。进行下面发酵时，最高温度控制在8~13℃，发酵过程分为起泡期、高泡期、低泡期，一般发酵5~10日。发酵成的啤酒称为嫩啤酒，苦味犟，口味粗糙，CO2含量低，不宜饮用。
酵母增殖期
通入无菌空气，持续10min，使酵母繁殖。
低泡期
接种后15~20h，池的四周出现白沫，并向池中间扩展，直至全液面。此时糖度下降，温度上升。[9]
高泡期（酒精量增加）
低泡期维持2.5~3d进入高泡期。高泡期是发酵旺盛期，泡沫特别丰富，品温高达8.5~9℃，泡沫表面出现棕黄色。
落泡期（酵母逐渐下沉）
落泡期是发酵的衰落期，温度开始下降，降糖速度开始变慢，泡沫开始收缩，形成褐色泡盖，此阶段维持2~3d，至发酵终了时pH值为4.2~4.4
后发酵（后熟或贮酒）
后发酵的目的：成熟和澄清嫩啤酒。
为了使嫩啤酒后熟，将其送入贮酒或继续在圆柱锥底发酵罐中冷却至0℃左右，调节罐内压力，使CO2融入啤酒中。贮酒期需1~2个月，在此期间残存的酵母、冷凝固物逐渐沉淀，啤酒逐渐澄清，CO2在酒内饱和，口味醇和，适于饮用。

(7) 主发酵过程控制
①温度控制
接种温度一般控制在5~8℃，若酵母的起发速度越快，酵母添加量较大，可适当降低温度；上面发酵最高温度普遍低于下面发酵，就下面发酵而言，低温发酵控制在7.5~9 ℃，高温阶段控制在10~13℃；发酵结束温度一般控制在4~5℃。
②浓度控制
在保持酵母添加量和麦汁组成的一定情况下，麦汁浓度受发酵温度和发酵时间的控制，如果发酵旺盛，则降糖浓度快，则可适当降低温度和缩短其温度保持时间，发酵时间主要取决于发酵温度变化，发酵温度高，则发酵时间短，对下面发酵而言，主发酵时间一般在7~14天。[10]
后发酵工艺条件控制
a.压力控制 下面发酵满罐后，一般敞口发酵2~3天，然后可封罐，罐压在0.05~0.05mPa。
b.发酵酒工艺要求 将发酵液从贮酒罐下面进入，不易起泡，易控制酵母细胞浓度，一般在每毫升（5~10）×106 个。
c.温度控制 后发酵采用室温控制酒温，先高温后低温，开始温度在3℃左右，而后逐步降温至-1℃~1℃
d.时间控制 根据啤酒的种类、原麦汁浓度和贮九温度而异来决定时间的控制范围。
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7~21天
(8) 过滤及灭菌包装
①过滤
为了使啤酒澄清透明成为商品，啤酒在-1℃下进行澄清过滤。对过滤的要求为：过滤能力大、质量好、酒和CO2的损失少、不影响酒的风味。过滤方式有硅藻土过滤、纸板过滤、微孔薄膜过滤等。啤酒经过过滤，除去啤酒中的酵母菌和微小的颗粒，改善啤酒的生物稳定性和非生物稳定性。[11]
②灭菌包装
啤酒低温灭菌（62℃左右），冷却，啤酒就可以包装。
洗瓶→验瓶→灌酒→压盖→灭菌→贴标→装箱
2.5 原料来源、规格及质量标准
原大麦采用国家优质二棱冬大麦，辅料大米采用黑龙江优质大米，酒花采用新疆芳香湖酒花。[12]
表2-1 二棱冬大麦的质量标准
等级
项目
一级
二级
三级
外 观
淡黄色,具有光泽.无病斑粒,无霉味,其他异味
同前
黄 色 , 无病斑, 无霉味,其他异味
千 粒 重( g )
>34
>30
>26
夹 杂 物(%)
<1
<1.5
<2
发 芽 力(%)
>90
>85
>80
发 芽 率(%)
>95
>90
>85
水 分(%)
<13
<14
<14
无 水 pro(%)
<12
<13
<14

表2-2 酒花的质量标准
等级
项目
一级
二级
三级
感官指标
色泽
花体呈黄绿色,有新鲜光泽,变色花片不大于2%(重量)
花体呈黄绿色,有新鲜光泽,变色花片不大于8%(重量)
花体呈黄绿色,褐色,花片不大于15%(重量)
续表2-2
等级
项目
一级
二级
三级

香气
富有浓郁的酒花香气,无异味
有明显的酒花香气,无异杂味
有酒花香气,无异杂味
理化指标
α-酸(%)无水
≥6.5
≥5.0
≥4.0
水分(%)
<10.0
<10.0
<10.0
包装密度(㎏/m3)
≥350
≥350
≥350
2.6 成品,半成品的品种及质量标准
表2-3 二棱麦芽质量标准
等级
项目
一级
二级
三级
外观
淡黄色,有光泽,具有麦芽香味,无异味
同前
黄色,无异味
夹杂物(%)
<0.5
<0.8
<1
出炉水分(%)
<5
<5
<5
糖化时间(min)
<15
<18
<20
色度
<0.22
<0.26
<0.3
无水浸出率(%)
<76
<74
<72
α-AAN(mg/100g无水麦芽)
<160
<140
<120
粗细粉差(%)
<2
<3
<4
糖化力(g麦芽糖/100g无水麦芽)
<250
<200
<150
2.7 环保措施
随着人民生活水平的提高，我国啤酒工业得到了长足发展，其产量逐年上升。1988年全国有啤酒厂800多家，年产啤酒663万吨，位居世界第三，经过近二十年的发展，目前已达到1000多家，年产啤酒1000多万吨，成为世界第一大啤酒生产国。但是在啤酒产量大幅度提高的同时，也向环境中排放了大量的有机废水，据统计，每生产1t啤酒需要10~30t新鲜水，相应的产生10~20t废水。我国现在每年排放的啤酒废水已达1.5亿吨。[11]由于这种废水含有较高浓度的蛋白质、脂肪、纤维、碳水化合物、废酵母。酒花残渣等有机无毒成分，排入天然水体后将消耗水中的溶解氧，既造成水体缺氧，还能促使水底沉积化合物的厌氧分解，产生臭气，恶化水质。另外，上述成分多来自啤酒生产原料，弃之不用不仅造成资源的巨大浪费，也降低了啤酒生产的原料利用率。因此，在粮食缺乏，水和资源供应紧张的今天，如何及有效的处啤酒废水又充分利用其中的有用资源，已成为环境保护的一项重要研究内容。
2.7.1 污水处理的原则、方法和效果
啤酒工厂的废水处理可以采用下列生物处理方法（活性污泥法，生物滤池法和氧化塘法）进行解决。不管采用哪种方法，最后的处理效果必须达到：
(1) 达到排放要求的BOD值和SS值；
(2) 运行简单，维持方便；
(3) 不存在污染和气味问题；
(4) 经济合理。
活性污泥法：
(1) 啤酒废水是高强度的有机废水，在大城市用活性污泥法处理较好，占地面积小，但运行费用稍高；
(2) 用活性污泥法处理啤酒废水，因废水的BOD值高，用一般通气设备，很难使曝气的溶解氧达到满意的水平，在低溶解氧（0.1~0.2ppm）情况下，球壳霉容易繁殖而造成污泥膨胀。采用纯氧曝气法，可以改善污泥膨胀问题；采取完全混合活性污泥法也可以解决污泥膨胀问题，但有机负荷应低一些，因此，啤酒废水和生活污水混合处理，可以大大改善污泥的沉降性。
(3) 为了使有机物进行有效而快速的生物氧化，采用活性污泥法，废水中的氮和磷应保持一定浓度，其BOD值：氮：磷的适宜比率约为100:6:1，啤酒废水中含氮量是比较低的，而生活污水的含氮量相