年产18万吨12度啤酒发酵车间的工艺设计-毕设论文.doc

山东科技大学课程设计说明书 山东科技大学课程设计说明书 所在学院化学与环境工程学院专业名称 生物工程 毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日摘 要本设计是年产18万吨12P啤酒发酵车间的工艺设计。此啤酒的酿造方法采用采用下面发酵法，原料选取68%的麦芽，32%的大米，经过糊化、糖化、煮沸、过滤、冷却、发酵而成。发酵设备采用圆筒体锥底发酵罐,体积为479m3，发酵周期为24天。本设计内容主要包括：（1）参照大量的文献，设计出经济合理的12P啤酒生产工艺路线。（2）按照年生产能力180000 吨，对工艺流程进行优化，包括发酵的过程控制、啤酒的过滤和其它各工序工艺参数的优化选择。（3）进行物料、水、热、蒸汽的衡算。（4）对发酵过程中主要设备啤酒发酵罐进行工艺计算，并由计算结果选定设备型号。（5）根据设计的工艺流程，对主要设备及相关管道进行布置，并作出相应图纸，包括发酵车间的工艺流程图，重点车间的平面图和重点设备发酵罐的装配图。（6）“三废”处理和副产物综合利用的设计。在核心设备上选用国际先进装置，在提高啤酒质量、降低生产成本方面相对现实的生产工艺具有较大优势，采用此设计流程年产量最大可达18万吨，符合生产设计任务要求。关键词 啤酒； 糖化； 发酵； 发酵罐AbstractThis design subject is annual output 180,000 tons, 12P brewery.This beer picks 68% malt, 32% rice, the raw material processed the dextrinize, saccharification, filters, boils, cooling, and one set fermentation process.The fermentation equipment is the bottom of the cone and cylinder body fermenter, the fermentation cycle is 24 days.This design mainly includes, the calculation of mass balance, coldly consumption balance, and the equipment selection as well as the key equipment computation.This design also conducted the “three wastes” - product processing and comprehensive utilization.The bottom fermentation was adopted. The drawing of this design include the flow chart of the fermentation workshops, the ichnography and elevation drawing of major workshop, the assembly drawing of major equipment(mash kettle，rice-cooker，wort kettle， fermentor).The key points of technical，fermentation and beer filtration were studied in this paper.The keyequipment manufactured by some advanced international companies was used，So it is helpful to improve the beer quality and reduce the manufacture costThe effluent treatment and CO recovery plan of this brewery were formulated in the design.Key words Beer; Saccharification; Fermentation; Fermentor目录1 绪论- 4 -1.1 设计选题的目的- 4 -1.2 设计工作的意义- 4 -1.3 中国啤酒产业的发展趋势- 5 -1.4 课题研究内容及方法- 6 -1.4.1 设计依据- 6 -1.4.2 设计指导思想- 6 -1.4.3 设计范围- 6 -1.4.4 厂址选择- 7 -1.4.5 主要工艺参数- 7 -2 工艺流程的选择及论证- 8 -2.1 原料- 8 -2.1.1 麦芽- 8 -2.1.2 酒花- 8 -2.1.3 酵母- 9 -2.1.4 水- 9 -2.1.5 辅料- 10 -2.2 生产工艺流程的选择及论证- 10 -2.2.1 麦汁的制备- 11 -2.2.2 啤酒发酵工艺- 18 -2.2.3 啤酒的过滤- 20 -2.2.4 啤酒包装- 21 -2.2.5 啤酒生产副产物的利用- 22 -3 物料衡算- 25 -3.1 原始数据- 25 -3.2 100 kg原料（麦芽大米）生产12淡色啤酒的物料衡算- 26 -3.3 生产100 L12啤酒的物料衡算- 28 -3.4 年产18万吨12淡色啤酒物料衡算（以下计算为每天产量）- 29 -4 水、汽、冷、电、CO用量的计算- 33 -4.1 用水量的计算- 33 -4.2 耗汽量的计算- 38 -4.2.1麦汁制备耗用蒸汽量- 38 -4.2.2麦汁煮沸耗热- 41 -4.2.3 麦汁制备一次耗用蒸汽量Di- 42 -4.2.4洗瓶机用汽量- 42 -4.2.5 杀菌机用汽量- 43 -4.2.6 酵母培养耗汽量- 43 -4.3 耗冷量的计算- 44 -4.3.1 工艺耗冷量- 44 -4.3.2 冷间维护结构的耗冷量Q- 48 -4.3.3 操作耗冷量Q- 48 -4.3.4 通气换气耗冷量- 48 -4.3.5 管路耗冷量Q- 49 -5 发酵罐的设计- 51 -5.1 发酵罐数量的确定- 51 -5.2 发酵罐的基本尺寸- 51 -5.2.1 容积- 51 -5.2.2 发酵罐的直径- 51 -5.2.3 发酵罐总高- 52 -5.3 发酵罐的材料- 52 -5.4 椭圆封头的设计- 52 -5.4.1 设计参数的确定- 53 -5.4.2 椭圆封头厚度的计算- 54 -5.4.3 椭圆封头强度校核- 54 -5.5 圆柱筒体的设计- 55 -5.5.1 筒体厚度的计算- 55 -5.5.2 筒体强度校核- 56 -5.6 锥形封头的设计- 56 -5.6.1 锥形封头厚度的计算- 56 -5.6.2 锥形封头的强度校核- 57 -5.6.3 封头的刚度校核- 58 -5.7 部分附件设计选型- 58 -5.7.1 真空阀- 58 -5.7.2 CIP清洗装置- 58 -5.7.3 温度传感器- 59 -5.7.4 液位高度传感器- 59 -5.7.5 压力传感器- 59 -5.7.6 人孔- 60 -5.7.7 视镜- 60 -5.7.8 麦汁、酵母及出酒管管径的确定- 60 -5.7.9 洗涤液接管- 61 -5.7.10 冷却剂进出接管- 61 -5.7.11 CO2回收装置- 61 -5.7.12 冷却面积及冷却盘管的设计- 63 -5.7.13 支座- 65 -5.8 开孔与补强的设计- 65 -5.8.1 开孔与补强理论- 65 -5.8.2 开孔削弱的截面积A的计算- 66 -5.8.3 标准补强圈的选用- 66 -6 车间布置与辅助设备选型- 67 -6.1 整体布置设计- 67 -6.2 薄板换热器- 68 -6.3 清酒罐- 69 -6.4 硅藻土过滤机- 69 -6.5 酵母扩培系统- 69 -6.6 酵母回收系统- 72 -6.7 麦汁充氧系统- 73 -6.8 CIP系统- 73 -7 啤酒的三废处理- 78 -7.1 废水的处理- 78 -7.2 废渣处理- 78 -7.2.1 废酵母的处理- 79 -7.2.2 硅藻土泥的处理- 79 -7.2.3 麦糟的处理- 79 -7.3 废气处理- 80 -结 论- 82 -参考文献- 83 -附 录- 84 - 3 -1 绪论1 绪论1.1 设计选题的目的目前，世界上啤酒市场的竞争日益激烈，广大消费者对啤酒品种结构和产品质量的要求也越来越高，相应的新品种也层出不穷。因而，很有必要将这方面信息加以科学地总结和分析以推动啤酒产品多样化在广度和深度上的健康发展。随着人们生活水平的提高，饮食消费结构的不断改变，啤酒已进入了千家万户，但是我国人均啤酒的消费还没有达到世界平均水平。所以建设新的、大型的啤酒厂，增加产量，就可以满足人们将来物质生活的需求。1.2 设计工作的意义啤酒含有17种氨基酸，多种维生素及碳水化合物、矿物盐等物质、每升啤酒的热量可达430卡，相当于6-7枚鸡蛋，0.75升牛奶或50克奶油，被世界营养协会组织列为营养食品，素有“液体面包”之誉。现代科学研究表明，啤酒中所含各种成份、既有较高的营养价值又具良好的药疗效果，啤酒中酒精含量较低，10度黄啤酒含酒精3左右，非但对胃和肝脏无损害，而且可平缓地促进人体血液循环；维生素B1、B6已能维持心脏正常活动，而烟酸则能扩张血管，故它们对心血管系统有益，可加速新陈代谢。 通过这次的选题，查阅资料，使我们在设计中进一步掌握了啤酒的工艺方法为今后走上工作岗位打下了坚实的基础。1.3 中国啤酒产业的发展趋势行业结构的变化：集团化、规模化。企业数量继续下降，青岛、燕京、华润的下属企业会继续增加，生产能力和年产量还将持续增长。珠啤、金星、哈啤等二级集团也会迅速扩张。一业为主，多元发展。大多数啤酒企业集团在把啤酒业做强的同时依靠自身优势进入其他行业进行多元化发展。如青啤进入茶饮料业、葡萄酒业，燕啤进入生物制药业，蓝剑下属20多家进入其他产业等。信息化。知识经济时代，企业对信息的利用效率和利用程度成为提高企业竞争力的重要方面，啤酒企业对加快企业信息化建设更加重视。一方面加快内部信息化建设，如青啤、珠啤、燕啤、哈啤投资数千万元上ERP系统，许多企业建立内部局域网等；另一方面加快外部信息沟通和利用。更多的企业成立信息中心，加强对外部商业情报的收集、分析、利用。科技化。科技永远是第一生产力，加快科技进步是啤酒企业未来竞争的焦点之一。在纯生技术进一步提高的同时，啤酒企业会在啤酒保鲜度、延长保鲜期等方面不断创新。产品多样化。传统的普通啤酒依然会是主流，但随着越来越多个性化产品的不断出现，功能性保健啤酒、果汁啤酒、无醇啤酒等特色啤酒的消费量会越来越大。企业所有制结构多元化。国有企业逐渐退出，股份制企业、多种所有制混合式企业、民营企业得到大发展，新一轮的中外合资企业也会增多，不过合资的形式发生了改变。市场结构的变化：在城市市场，新一轮消费高潮掀起，中高档啤酒市场、特色啤酒市场、女士啤酒市场得到发展。在农村市场，随着农村经济的快速发展，啤酒消费出现稳步增长趋势。传统的企业经销商消费者的渠道模式受到挑战，企业消费者的直销模式得到快速发展，尤其是电子商务的发展使网上营销在啤酒行业得到大发展。1.4 课题研究内容及方法1.4.1 设计依据 我国啤酒质量标准GB 49271991等国家啤酒生产的相关规定； 广东工业大学环境科学与工程学院下达的毕业设计任务书； 我国普遍使用的相关设计和设备的技术规范。1.4.2 设计指导思想 采用成熟、先进的工艺技术，合理设计，产品符合我国啤酒质量标准GB 49271991，保证产品质量，争取效益最大化。 提高生产机械化、自动化的水平，提高资源的综合利用率，降低能耗，回收啤酒的副产物。 适应消费者的需求，采用瓶装、罐装、桶装等包装规格。1.4.3 设计范围 本设计为年产18万吨12P的啤酒发酵车间工艺设计，重点设备发酵罐，发酵工段为重点工段。该设计包括工艺方法及流程的选择论证、物料衡算、耗冷量衡算、设备选型及论证、重点设备的详细设计、车间的布置、绘制图纸（发酵工艺流程图、发酵车间平面布置图、重点设备装配图），三废处理等。1.4.4 厂址选择 厂址的选择要符合城市规划和微生物发酵对环境的要求。 工厂靠近原料产地、水源和电源。 有一定的基建施工条件和良好的交通运输条件。 有利于三废的处理。1.4.5 主要工艺参数1、生产规模年产18万吨啤酒，全年生产320天，淡季160天，旺季160天。2、发酵周期锥行发酵罐低温发酵24天。3、原料配比 麦芽67，大米334、啤酒质量指标 理化要求按我国啤酒质量标准GB 49271991执行，卫生指标按GB 4789.14789.28执行。12啤酒理化指标： 外观 透明度：清亮透明，无明显悬浮物和沉淀物 浊度，EBC1.0 泡沫 形态：洁白细腻，持久挂杯 泡持性S180 色度 5.09.5 香气和口味 明显的酒花香气，口味纯正、爽口，酒体柔和，无异香、异味 酒精度（m/m） 3.7 原麦汁浓度（m/m） 120.3 总酸 mL/100mL 2.6 二氧化碳（m/m） 0.40 双乙酰 mg/L 0.1- 29 -2 工艺流程的选择及论证2 工艺流程的选择及论证2.1 原料2.1.1 麦芽 大麦是啤酒生产的最重要的原料，先将其制成麦芽，再用于酿酒，麦芽不仅含有较高的淀粉，而且为糖化生产提供了各种丰富的酶系和含氮物质，为后续发酵过程提供良好的物质基础1。 现今社会的社会分工越来越细，各生产要素越来越专业化。本啤酒厂采用优质一级以上浅色麦芽，粒大皮薄，有明显的麦芽香味、无异味。2.1.2 酒花 酒花对啤酒的质量十分重要，它不仅赋予啤酒特殊的苦味，影响啤酒的口味和香气，能加速麦汁中高分子蛋白质的絮凝，能提高啤酒泡沫的起泡性和泡持性，能增加麦汁和啤酒的生物稳定性，而且有一定的防腐和澄清麦汁的能力。 新的酒花制品不断受到厂家的欢迎。酒花制品具有以下优点：酒花制品所含有效苦味成分酸高，在无氧低温下储存，酸损失小，便于运输和长期储藏，费用低；酒花制品质量稳定；使用酒花制品可以提高有效成分利用率；酒花制品可实现自动计量添加。 酒花制品包括酒花粉末、颗粒酒花、颗粒酒花等。 酒花粉的体积比整酒花的体积并没有缩小太多，使用不方便，易损失，故较少使用。通常把粉状酒花加工成颗粒酒花。颗粒酒花与粉末酒花相比，体积和质量减少，便于运输和储藏。颗粒酒花已成为世界上使用最广泛的酒花制品，其产量已占全部酒花产量的50以上。本设计采用颗粒酒花。2.1.3 酵母 酵母在麦汁中起物质转化作用。采用嘉士伯酵母，该酵母是汉生氏从丹麦嘉士伯啤酒厂分离培养出来。使用的酵母为嘉士伯一号，细胞椭圆形，菌体大小为（710）（35）微米，发酵度高。2.1.4 水 工厂用水一部分用于酿造啤酒，包括投料用水、洗槽水、啤酒稀释用水等，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（GB57491985）；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。2.1.5 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2050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。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。2.2 生产工艺流程的选择及论证 啤酒厂的生产工艺主要包括麦汁的制备和啤酒的发酵。 麦汁的制备主要在糖化车间进行。粉碎后的麦芽和辅料和水混合进入糖化锅和糊化锅，原料中的非水溶性物质在酶作用下，经过糖化、糊化过程被分解为水溶性浸出物。滤槽将麦汁中的水溶性浸出物和非水溶性麦槽等物质分开。麦汁经煮沸加入颗粒酒花，然后经迴旋沉淀槽将热麦汁与热凝固物分离。分离后的麦汁进入薄板冷却器冷却，再利用过滤设备等分离出麦汁中的冷凝固物。麦芽汁组分直接影响酵母生长、发酵，进而影响啤酒的风格和风味稳定性。处理后的麦汁进入发酵罐发酵。2.2.1 麦汁的制备 热水 蒸汽 麦槽贮槽大米粉糊化锅 蒸汽 麦槽 7585 热水洗槽 麦芽粉浆糖化锅 板框式压滤机 颗粒酒花 麦汁暂存罐薄板热交换器煮沸锅蒸汽 冰水 供O2 煮沸锅迴转沉淀槽麦汁冷却器发酵罐 二次蒸汽 热凝固物 80 热水罐 冷水冷凝器90 热水罐图2.1 麦汁制备流程图1、原料的粉碎及输送原料经过粉碎后，有较大的比表面积，物质更容易溶解和分散在水中，加速物料的溶解和酶的反应。 麦芽 麦芽立仓 精选筛 除铁器 麦芽定量秤 湿式粉碎机 大米 大米立仓 平面迴转筛 除铁器 大米定量秤 大米粉碎机 大米粉储箱大米和麦芽由斗式提升机和螺旋机送入立仓储藏，然后经过倾斜输送板送至螺旋输送带送入平面迴转振筛除杂，再经除铁器除铁，进入定量秤。满秤后，大米用干法粉碎，要求尽量细。麦芽用湿法粉碎，要求麦芽皮裂而不碎。粉碎后，大米粉和麦芽粉分别进入糊化和糖化锅。 目前原料输送采用机械输送和气流输送较多，它们的优缺点如下：（1） 气流输送：设备简单，占地面积少，费用少，连续化、自动化程度高，输送能力和距离有较大的变动范围。在气流输送的同时，还可以对物料进行加热、冷却、干燥等操作。但气流输送能耗大，使用不当容易堵塞管道，输送过程麦芽易磨损，故不设计不采用。（2） 机械输送：设备较复杂，占地面积大，但斗式提升机和螺旋机输送机配合，可将原料送至所需地方，功率小，运输能力强，操作连续，生产可靠，对麦芽无磨损，适于短距离输送。根据本厂的实际情况，采用斗式提升机和螺旋输送机相配合的机械输送方式。 麦芽的粉碎有干法、回潮法、湿法和连续浸渍湿式粉碎等方法。 （1） 干法粉碎 干法粉碎是传统的粉碎方法，一般采用辊式粉碎机。该法要求麦芽含水在58，此时麦芽松脆，便于控制粉碎度。它的不足之处是麦皮易被破碎过细，影响麦汁过滤和啤酒的口味、色泽，粉碎时粉尘大，造成物料损失。 （2） 回潮法 又叫增湿粉碎，短时间内向麦芽通入蒸汽或热水，使麦壳增加水分，使麦皮有韧性而不破碎，有利于过滤，减少不利于啤酒质量的物质溶出。但该法对麦壳吸水量和粉碎时间要求较高，易造成增湿不均匀，粉碎质量难以保证。 （3） 湿法粉碎 由于麦壳吸水变软，粉碎时麦片不破碎。过滤速度可提高2025或提高槽投料量，麦槽层厚度可达500600 mm，但不影响过滤。由于麦芽进行了预浸渍，使酶增强，从而使麦芽浸出率比干法粉碎提高0.7左右。粉尘减少，麦汁色度下降。但缺点是：每吨麦芽粉碎电耗比干法高2030；投料后同时浸泡，但粉碎时间不一致，麦芽的溶解性有差异，影响糖化的均匀性。 （4） 连续浸渍湿式粉碎法 麦芽在进入粉碎机前先连续进入浸渍室或斗仓，用温水浸渍60 s使麦芽壳变得富有弹性后再进入粉碎机边喷水边粉碎，落入调浆槽中加入糖化用水后用醪泵泵入糖化锅。此法改进了前几种方法的缺点，本设计采用该方法。 大米采用四辊的二级粉碎机进行干法粉碎，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。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。 糖化锅 糊化锅 35 （30 min） 45 （20 min） 15 min 45 min50 (30 min) 90 (20 min) 15 min 68 （50 min）100 （30 min） 10 min 76 麦汁过滤图2.2 一次煮出糖化流程图（1） 经过连续浸渍湿式粉碎的麦芽粉浆输送到糖化锅中在35 下保温30 min,此时麦芽中磷酸酯酶将麦芽中的菲汀水解为酸性磷酸盐，pH5.3。再利用糖化锅夹层把醪液加热到50 进行，在30 min的蛋白质休止里，酶分解蛋白质形成多肽和氨基酸，pH 5.3。 （2） 把大米粉及淀粉液化酶制剂一同送入糊化锅中与定量的热水混合，在45 下保温20 min，持续加热45 min,使醪液升温至90 ，保温20 min。在15 min内把醪液加热至100 ，煮沸30 min。（3） 一边搅拌，一边把糊化醪液送到糖化锅，加热混合液到 68 ，进行糖化分解，淀粉水解成可溶性糊精和可发酵性糖，麦芽中淀粉酶催化形成可发酵性糖，pH 5.6。（4） 糖化至碘检反应基本完全， 10 min内把醪液加热至76 使糖化终了。（5） 把糖化结束的醪液送入过滤机，进行过滤处理。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。 麦芽醪过滤得到头道麦汁；然后用80 热水洗槽，洗出吸附在麦芽槽中的可溶性浸出物，得到二滤、三滤洗槽麦汁。 根据不同的设备配置，过滤的方法主要有以下三种:（1） 依赖于液柱静压力为推动力的过滤槽法；（2） 依赖于泵送醪液的正压力为推动力的压滤机法；（3） 依赖于液柱静压和麦汁泵抽吸局部负压的渗出过滤法。近年来压滤机开发了很多功能不断完善的新型产品，包括板框式压滤机、袋式高压压滤机和膜压式压滤机，许多大型啤酒集团使用新型麦汁压滤机。（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。 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。 本设计使用列管式内加热器煮沸锅，常压煮沸法。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。 常压煮沸法工艺成熟，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。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3080 m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1520 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、麦汁的冷却与充氧 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7580 ，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610 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。2.2.2 啤酒发酵工艺麦芽汁经啤酒酵母发酵酿制而成啤酒。酵母的主要代谢产物是乙醇和二氧化碳，但同时也形成一系列发酵副产物，如醇类、醛类、酸类、酮类、酉旨类和硫化物等物质这些发酵产物决定了啤酒的风味、泡沫、色泽和稳定性等各项理化指标，同时也赋予了啤酒典型的特色。1、啤酒酵母的扩大培养 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 卡氏罐培养图2.3 啤酒酵母实验室扩大培养流程图生产现场扩大培养：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 锥形罐图2.4 啤酒酵母生产现场扩大培养流程图2、啤酒的发酵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。啤酒的发酵方法有传统方法和现代方法。传统方法是将啤酒发酵分为前发酵(或主酵)和后发酵 (后贮)两个阶段;前酵池和后贮罐都放置在很大的冷藏室环境进行温度控制调节:酵母的繁殖和大部分可发酵性搪的代谢在前发酵阶段完成，剩余糖份分解、二氧化碳溶解、成熟和澄清在后发酵阶段完成。现代方法是以20世纪60年代广泛采用锥形发酵罐为代表，露天放置，酵母繁殖、降搪、成熟和澄清均在一个发酵罐中完成，叫做露天锥罐一罐法发酵。各发酵方法比较如下：（1） 传统发酵法：啤酒质量好，工艺简单成熟，但周期长，投资大，占地面积大，工作环境差，不便于机械化、自动化生产，故不采用。（2） 连续发酵法：发酵周期短，便于自动化控制，节省人力、厂房和用地，动力消耗低，但管理要求高，否则易污染，设备造价高，对酵母要求也高，产品质量差，工艺不成熟，故不采用。（3） 固定化酵母发酵法：发酵周期短，设备简单，缩减酵母培养工艺，节省投资，减少占地面积，便于管道化生产，但工艺不成熟，啤酒性能不稳定，尚在试验中，故也不采用。（4） 锥形罐单罐发酵法：单位占地面积的啤酒产量大，可方便排放酵母及其他沉淀物，发酵温度控制方便，发酵周期短，便于自动控制，节省人力与洗涤费用，卫生条件比较好，改善了工作环境，易于回收CO2和酵母，降低生产成本，且广泛应用，工艺成熟，啤酒质量较好，故本设计采用此法。另外，高温发酵有利缩短发酵周期，但副产物较多，影响啤酒的风味。而低温发酵则风味好，周期长，考虑保证产品的质量，故采用低温发酵。发酵罐酵母离心分离机 留种酵母 废酵母 废酵母 酵母种罐 酵母洗涤 酵母干燥图2.5 啤酒发酵工艺流程图（1） 四锅麦汁注满一发酵罐，时间少于12小时，加0.7的酵母。（2） 冷麦汁进罐温度为9 ，自然升温至12 ，然后保持12 发酵5天.（3） 糖度降至10.511Bx，通过CO2测纯度并回收，降至4.0Bx时停止，保证0.8 kg/cm2（4） 在12 保持5天，使外观发酵度达60以上，用36小时把发酵液降至7 ，排酵母一次，还原双乙酰6天，每天排酵母及凝固物一次。（5） 当双乙酰含量低于0.1 ppm后，用36小时降温至3 ，保持3天，再泵至罐外的薄板冷却器中把温度冷至-1 ，然后送至啤酒处理罐冷罐7天，每天排一次酵母及冷凝固物，并进行CO2洗涤，7天后浊啤酒经硅藻土过滤机过滤，同时进行啤酒混浊经验和滤过酒检查，然后进入清酒罐，再进入包装车间