啤酒工艺学毕业设计第一部分

前言

从有关资料了解到，我国啤酒工业发展很快，其产量连续五年保持世界第一，是世界上啤酒市场增长的最快的地区之一。中国的啤酒消费市场就有极大的增长潜力，这也吸引了全球啤酒业的关注。自2003年以来，美国AB、南非米勒、比利时英特不鲁、丹麦嘉士伯、荷兰喜力等国际啤酒巨头纷纷以合资合作、收购、并购等形式大举进军中国市场，在中国掀起了第二次投资热潮。在这种形势下，以青岛和燕京为代表的国内啤酒也不甘示弱，加大了对国内啤酒行业的整合力度，啤酒行业集中度得到了进一步改善。

2005年由于行业取水标准的实行、原料价格的上涨，以及电力短缺引起的拉闸限电，许多中小啤酒企业将面临严峻的经营困境，这为国内外大型啤酒集团的进一步扩张提供了有利时机。与此同时，大型啤酒企业在稳定自身传统优势的基础上，相互之间争夺更大的市场份额也将在更多的区域市场上展开直接竞争。

对于中小型啤酒厂，面临更大的竞争压力，则要更据当地的实际销售情况进行啤酒的投资及生产。

在我国西南地区，很多城市是中小城市，更据居民的实际消费水平，以及从啤酒的保鲜的角度，建立中小规模生产比较合适。而且，随着人们的生活水平的提高，中青年人更喜欢饮用鲜啤酒，因为鲜啤酒的口感很好，它没有经过杀菌。淡色啤酒也越来越受人们的欢迎。

在本次设计中，啤酒糖化生产采用一次煮沸一次浸出糖化法，一段式薄板冷却麦汁，下面发酵法，用锥形发酵罐发酵。本次设计为7万吨100P淡色啤酒厂的糖化车间的设计，设计过程中，由于本人的知识结构及经验不足，或多或少存在不足之处。希望各位老师提出宝贵的建议，在以后的工作中，我 再加以改进。

第1章全厂工艺论证

1.1 麦芽汁制备

1.1.1 原理

麦芽汁制备是利用麦芽所含的各种水解酶，在适宜的条件（温度、PH值、时间）下，将麦芽和其辅助原料中的不容性高分子物质（淀粉、蛋白质、半纤维素及其中的

分解产物等），逐步分解为可溶性的低分子物质，这个分解过程称为麦芽汁的制备，所得的浸出物溶液称为麦芽汁。

1.1.2麦芽汁制备过程

包括原料的粉碎，原料的糊化、糖化、糖化醪的过滤，混合麦汁加酒花煮沸，麦汁处理（澄清、冷却、通氧）等一系列物理学、化学、生物化学的加工过程。其工艺过程为：

麦芽→粉碎→糖化→过滤→麦汁→煮沸→澄清→冷却→充氧→冷麦汁 ↑ ↓ ↓ ↓

大米→粉碎→糊化 麦槽 啤酒花 酒花槽分离热热凝固物

1.2.1.1 选取辅助原料

1．使用辅助原料的作用

① 以廉价而富含淀粉汁的谷类作为麦芽的辅助原料，可以提高麦汁的收的率，降低成本，并节约粮食；

② 使用糖类或糖浆为辅助原料，可以节约糖化设备容量，调节麦芽糖与非糖的比例，以提高啤酒发酵度；

③ 使用辅助原料，可以降低麦芽汁中白质含量和易氧化的多酚物质的含量，从而降低啤酒色度、改善啤酒风味和啤酒的非生物稳定性；

④使用部分谷类原料，可以增加啤酒中糖蛋白的含量，从而改善啤酒的泡沫性能。 2.辅助原料的选取

在我国，大多数啤酒厂的生产采用大米作为辅助原料，其比例为20%～30%。而在我的设计中，应用大米作为辅料。原因如下：

大米的特点是价格低廉，而且淀粉含量高于麦芽，多酚物质和蛋白质的含量则比麦芽的低。添加大米的啤酒色泽浅，口味清爽，泡沫细腻，酒花香味突出，非生物稳定性好，特别适宜制造底面发酵的浅色啤酒。

1.1.2.2 加酒花

1.添加酒花的作用:酒花能赋予啤酒柔和优美的芳香和爽口的微苦味，能好、加速麦汁中高分子蛋白质的絮凝，能提高啤酒泡沫起泡性和泡持性，也能增加麦汁和啤酒的生物稳定性。

2.酒花的品种:

A类：优质香型酒花 其中α—酸的含量为4.5%～5.5%，α—酸/β—酸的比值是1.1，酒花精油的含量是2.0%～2.5%。

B类：香型酒花（兼型） 普通香型酒花的含量为5.0%～5.5%，α—酸/β—酸的比值是1.2～2.3，酒花精油的含量是0.85%～1.60%。

C类：明显特征的酒花

D类：苦型酒花 优质苦型酒花的α—酸的含量为6.5%～10.0%，α—酸/β—酸的比值是2.2～2.6。

在本设计中，选用A类优质香型颗粒酒花。

1.1.1.3 酿造用水

啤酒生产用水包括加工水及洗涤、冷却水两大部分。加工用水中投料水、洗槽水、啤酒稀释用水直接参与啤酒酿造，是啤酒的重要原料之一，称为酿造水。

浅色啤酒酿造水的要求：水要无色无味，且非常透明。

表1-1 浅色啤酒酿造水的要求

酿造用水处理工艺流程：

自来水（井水）→普通过滤器（CIP）→活性炭过滤器→离子交换器过滤器→精密过滤器→酿造用水

1.1.2.4 辅料的粉碎

（1）粉碎的目的

麦芽和谷物辅料的粉碎是为了使整理谷物经过粉碎后，有较大的比表面积，是物料中储藏的物质加和水、酶的接触面积，加速酶促反应及物料的溶解。 （2）粉碎要求

要求考虑粉碎操作的经济性：即提高粉碎细度，使糖化时间缩短，出率增加和粉碎耗用能量之间的关系。

要求考虑啤酒酿造的特殊性：

① 麦芽皮壳若粉碎过细，会增加皮壳有害物质的溶解，影响啤酒的风味； ② 皮壳和原料中不溶性物质粉碎过细，造成过滤阻力增加，影响过滤操作； ③ 淀粉等储藏物质的粉碎细度，既影响酶促反应的速度,也影响反应深度麦汁的组成。

（3）粉碎方法

麦芽的粉碎方法有:①干法粉碎；②湿法粉碎；③回潮干法粉碎;④连续调湿粉碎。 本设计的中小型啤酒厂，选泽干法粉碎。

1.1.2.5 麦芽的糖化

糖化是指将麦芽和辅料中副高分子储藏物质及其分解产物，通过麦芽中各种水解酶类的作用，以及水和热力的作用，使之分解并溶解于水，此过程为“糖化”。

1.1.2.5.1 糖化方法：外加酶糖化法 1.1.2..5.1.1 外加酶糖化法制啤酒的必要性

（一）大麦芽成本高，可利用浸出物少

通常从大麦制成干麦芽，干物质损失率约为10%，而价格却要高8%，大麦芽与大麦、大米、玉米等不发芽的谷物相比，所含的可利用的浸出物少10%以上。因此，世界各国在本国规定的范围内，在保证啤酒质量并提高啤酒清爽度的前提下，尽可能地增加不发芽谷类的使用比例是极为有例的。 （二）麦芽的酶系及其活力有限

若以30%的大米为辅料，在制取传统的淡爽型啤酒时，必须在将大米等进行糊化的锅中加入一定的麦芽。在理论上，1g麦芽可液化8～10g大米内的淀粉。淡因麦芽中所含的α-淀粉酶量及其活力经常波动，故为了确保大米淀粉的液化效果，通常在生产中按1g麦芽可液化5～7g的辅料淀粉来计算麦芽的添加量，即麦芽添加量应为辅料的15%～20%。然而，由于在煮醪过程中会使麦芽的麦壳中的多酚和色素成分等大量溶出，影响啤酒的色泽和风味，故若麦芽的液化力较高，则应尽量少加麦芽，如果能将麦芽粉碎物经分离去壳后再加入糊化醪，则效果较好。

若在辅料糊化时不添加麦芽，则必须添加耐高温细菌α-淀粉酶。即使在辅料用量为25%～35%的情况下，若麦芽质量不良，则单靠麦芽自身的酶，也不能酿造出口味清爽、泡沫性能良好的啤酒。当辅料用量为30%～35%以上时，若在糖化时不加外酶制

剂，即使是麦芽质量较好，也会感到“酶力”不足，致使糖化和过滤困难，麦汁成分较差，发酵滞缓，发酵度低和成品酒口味欠爽。 （三）外加酶糖化法酿造的啤酒色泽浅、口味淡爽

采用外加酶糖化法酿造的啤酒，由于未发芽谷物用量多，麦芽用量少，故色泽浅、口味清爽可人。

2.1.2.5.1.2 酶制剂的选择及其用量

(1) 耐高温细菌α-淀粉酶

耐高温细菌α-淀粉酶制剂的活力高、液化速度快，丹麦NOVO公司和荷兰GIST及我国无锡杰能科技生物制品公司（原无锡酶制剂厂）均有生产。若其酶活力为2000u/g（相当于NOVO公司的1200kNu/g），则1t辅料的建议用量为0.5kg。另据报道，NOVO公司的产品Termamy160L，其酶活力为160kNu/g，1kg只需添加1g左右。

酶活力为20000u/mlα-淀粉酶添加量为7～8u/g大米。 （2）糖化酶

由黑曲酶制取的丹麦NOVO AGM 糖化酶制剂，其作用的最适PH为5.2～5.4，最适作用温度为58℃。若AGM300L的酶活力为lml酶液具有300个淀粉糖苷酶单位（AGU/ml），则通常在糖化开始时每吨原料添加0.4～4L，同时加入普鲁兰酶3.5kg/t,进行协同作用。酶活力为11000u/g的糖化酶量为400～600g/t总粮。 （3）中性蛋白酶

原无锡酶制剂厂利用枯草芽孢杆菌制取的AS1398中性蛋白酶，能水解蛋白质分子中的肽键，产物为肽类和氨基酸。该酶的最适PH为6.5～7.6；最适作用温度为45～50；用量为60～80u/g谷物。

丹麦NOVO公司生产的高纯度中性蛋白酶制剂Neutrase 0.5L,其酶活力为0.5Au（安逊单位）/g谷物。加量为：若以控制麦汁的氨基酸含量为目的，则可在糖化时每吨原料添加0.5kg/t；若以改善麦汁质量为目的，可在糖化投料时添加1kg/t，并同时加入β-葡聚糖酶200L约2kg/t。

添加枯草芽孢杆菌中性蛋白酶制剂所制取的大麦麦汁，其氨基酸种类的组成与麦汁相近，但含量低于麦汁。

中性蛋白酶用量为1kg/t麦芽。

1.1.2.5.2 糖化生产工艺

我们生产的淡色啤酒，而且在设计中选择麦芽为主要原料，大米为辅助原料，因此糖化时采用一次煮出—浸出糖化法。煮出糖化法时将糖化醪液的一部分，分批地将糊化醪倒入到糖化锅中，然后与其余未煮沸的醪液混合，使全部醪液温度分批地升高到不同酶分解所要求的温度，最后达到糖化终了温度。

一次煮出—浸出糖化工艺如下：

（1） 原料配比：麦芽50%，大米50%；料水比为：糊化1：4.5，糖化1：3.5； （2） 糖化时间为3～4h；

（3） 糖化温度：63℃最适宜酶的糖化，得到最高可发酵性糖； （4） 糖化醪pH:最适pH值为5.2～5.8；

（5） 糖化醪浓度：在实际生产中糖化醪浓度一般以20%～40%为宜。当糖化醪

浓度超过40%时，会降低浸出物的收得率，可发酵性糖含量也会降低，糖化时间延长。

1.1.2.5.3 糖化设备

本设计啤酒厂制造麦汁采用分批间歇式，制造麦汁设备一锅和槽为主，辅一泵、

管道、加热器等构成，其组成为三锅两槽。

三锅两槽：糊化锅1只，糖化锅1只，煮沸锅1只，过滤槽1只，回旋过滤槽1只。

现在生产中，有的工厂为了工艺调整方便，吧糊化锅和糖化锅设计制造成相同的规格和结构。而在本设计中，糊化锅比糖化锅的规格小些才适用。

(1)形式与结构

以不锈钢制造成圆筒形的锅身，以球形、椭球形或锥形顶盖结合。夹套内接用蒸汽加热，夹套能耐0.15～0.25Mpa的压力，国内夹底较多用紫铜板，传热更好。过低部设有桨叶式搅拌器，搅拌器有电机通过立式涡轮减速箱，直接带动搅拌浆业旋转。锅顶有以排汽管，锅顶设有密封人孔。

（2）容器计算

工厂生产啤酒的浓度各不相同，啤酒厂糖化设备设计通常以12°P为标准，糖化加水比在1：5～6，总加水比为²²²1：4.0～4.3之间，糊化—糖化锅经验容积以每100kg混合原料投料需要700～800L全容积计算。

球形底时，锅容积可按下式计算：

V 0.78Dh1 πh（1

2

D8

2

h26

2

)

如果是糊化锅采用椭圆形锥底时，其容积的计算如下：

V 0.785Dh1

2

2π3

h2a

22

式中V---锅的全容积（m3） D---圆筒体直径（m） h1---圆筒体高（m）

h2---球底高或椭圆锥底高（m）

图

选用椭圆形锥底时的容器结构如上图：

特性参数：为了缩短工艺作业时间，在传热计算时，应保证辅料比为40%，加水

比在1:6.3全部醪液在60～100℃温度区间内，升温速率为1～1.65℃/min，依此计算加热面积。一般夹套加热面积与锅有效面积之比为1～1.3：1。

锅直径D与圆筒体高度h1之比，一般去2：1，这样有利于提高加热面积与醪液对流。

当计算加热面积不足时，可在锅内加蛇管换热器。 排汽管截面积为液体蒸发面积的 1/30～1/50。

搅拌器转速可设为二级，用以投料搅拌为40～50／min,用以醪液搅拌为20～40r/min。

1.1.2.6麦汁过滤

（1）麦汁过滤的目的和步骤

①目的：糖化工序结束后，应在最短的时间内，将糖化醪从从原料溶出的物质与不溶性的麦糟分开，以得到澄清的麦汁。

②步骤：麦汁过滤分两步进行：

1）以麦糟为过滤层，利用过滤的方法提取的麦汁，称第一麦汁或过滤麦汁。 2）利用热水洗出第一麦汁过滤后残留于麦糟中的麦汁，称第二麦汁或洗涤麦汁。 （2）麦汁过滤的方法

目前在生产上应用最多的麦汁过滤的方法可以分为一下三类： 1）过滤槽法 2）压滤机法 3）快速渗出槽法

前两种时传统的麦汁过滤方法，后一种则是近年来新建立的快速过滤方法。 我们在设计中选用新型过滤法，其特点是：

①在槽的下面有三圈或四圈同心环管。圈数视过滤槽的能力而不同，过滤槽底 麦汁管的分布密度相当每平方米地面积有一根麦汁管，根据其在槽底的位置，分别接入此四圈的环管内。此结构可使各麦汁管的长度基本一致，在排出麦汁时，管内产生的摩擦力也是一样的。从而使糟层各部分的麦汁均匀渗出。

②四圈环管分别于四个麦汁泵连接，利用泵将麦汁抽出，这样，过滤的压差增加了，过滤的速度也相应加快。抽出的麦汁送入麦汁预贮器或直接送人麦汁煮沸锅里。

③洗槽时，利用泵控制各环管的麦汁流量，使洗涤麦汁从四环管流出的浓度趋向

一致，从而使麦层各部位的洗涤均匀而彻底，最后达到各部分的洗涤麦汁浓度完全一致。

④根据各麦层的面积，采用三臂以上的多臂耕槽机，以增加翻糟的效率，各臂耕刀的形式也时多样化的。

⑤槽底具有两个出槽孔，先将麦槽排至麦槽缓冲罐内，然后以气力输送，送至室外废槽贮存内待运。

（3）影响麦汁过滤熟读的因素： ①穿过虑层的压差 ②滤层的渗透性 ③滤层的厚度 ④ 麦汁的粘度

特定滤层面积的麦汁流速为：

V=k×压差×滤层渗透性/滤层厚度/麦汁粘度 K---常数

滤层渗透率决定于原料的组成,粉碎的粗细和糖化方法等。若使用溶解不良的麦芽，糖化醪中含有大量未分解的小颗粒淀粉、分解不完全的胚乳细胞壁物质和蛋白质等，构成一种细腻的粘性物质，充斥在麦槽中，严重消弱了麦层的渗透性。

麦汁单独与使用的麦芽质量关系很大，麦芽溶解不良，β-葡聚糖酶分解不完全，就会增温度越低，粘度越高；反之，浓度越低，温度越高，粘度则越低。

麦槽洗涤的效果与槽内的颗粒大小成反比，与麦汁在国体颗粒的扩散系数和糟层厚度成正比，并且与添加系槽水的次数有关，麦汁浓度越高，添加的洗槽水和次数就相应减少。

（1）麦汁过滤和洗涤和啤酒质量的关系

① 过滤或洗涤的麦汁均应清亮，如果不清，则说明里面含有多量的不溶性物质。滤清的麦汁，其脂肪酸（C16～C18）含量约为4ppm。而浑浊的麦汁含脂肪酸远高于滤清的麦汁，会给啤酒的泡沫和风味带来不良的影响。

② 过滤和洗槽操作均应快速进行，洗槽不全，槽内浸出物不够，影响产量；洗涤过分，麦皮中含有硅酸盐、苦味物多酚物质和其他有害成分多量渗出，容易给啤酒带来风味和非生物稳定性的问题。一般最终洗涤水的浓度应控制在0.5～1.5%之间。

③应控制洗槽水生物Ph值，不宜用碱性水质，以防止麦皮中的多酚类物质和苦味物质渗出，影响麦汁的质量。洗槽时，洗槽水应淹没槽层，尽量防止氧化作用。

⑤ 过滤和洗槽都应快速进行，防止多酚物质氧化而时麦汁色泽加深。 （2）造成过滤麦汁混浊的原因

①过高的过滤速度；②过多的投料量；③洗槽水温度大于80℃；④过滤开始，回流麦汁不符合要求；⑤操作不当，例如耕糟机耕糟过深等。

1.1.2.7 麦汁煮沸和加酒花

1、麦汁煮沸的目的和作用

麦汁煮沸的目的主要时稳定麦汁成分，起作用如下： ① 酶的破坏

破坏酶活性，使之停止作用，主要停止淀粉酶的作用，以稳定可发酵性糖和糊精的比例，这种酶煮沸1～2min，足以使之破坏。

② 麦汁灭菌

通过煮沸，消灭麦汁中各种存在的菌类，特别是乳酸菌，避免发酵时发生败坏，以保证最终产品的质量。

③ 蛋白质沉淀

析出某些受热变性，凝固沉淀的蛋白质，以提高啤酒的非生物稳定性。 ④ 蒸发水分

蒸发混合麦汁中多余的水分，浓缩麦汁到要求的程度。 ⑤ 酒花成分的浸出

在麦汁煮沸过程中添加酒花，将其所含的软树脂、单宁物质、芳香成分等析出，以提高麦汁的生物稳定性和非生物稳定性和赋予麦汁独特的苦味和香味。

⑥ 降低pH值

麦汁煮沸时，水中钙离子和麦芽中的磷酸盐起反应，释出较强的硫酸，使麦汁pH值进一步从5.5降低到5.2左右，促使了麦汁中球蛋白的析出和成品啤酒pH值的降低，有利于啤酒的生物和非生物稳定性。

⑦ 还原物质的形成

在煮沸过程中，麦汁色泽逐步加深，并且形成了一些成分比较复杂的还原物质，例如类黑素，这些物质对形成啤酒的风味影响很大。

⑧ 排出麦汁中特异的异杂臭气

把一些蒸汽挥发性的臭味蒸出，其中也包括一部分酒花油中不良的碳氢化合物成分，例如香叶烯等。

2、麦汁煮沸的设备

分批式麦汁煮沸，在一个有加热装置的特殊容器中噢噢那个进行，该容器称为煮沸锅。

① 外形 煮沸锅外形较普遍的时圆筒球底，球形或锥形盖，中央油以圆筒形生生气管。

② 材料 近代比较普遍的采用不锈钢板焊接而成。

③ 加热方式 近代绝大多数工厂采用间接加热，热源油：饱和蒸汽、过热蒸汽、过热水（140～165℃）。而在本设计中，利用外加热器饱和蒸汽加热，麦汁采用循环泵送入煮沸锅。

④ 蒸发方式 传统煮沸锅均采用减压煮沸，近代采用较多的时密闭煮沸、加压煮沸，特别是低压煮沸更受到普遍欢迎。

3.酒花的添加

在啤酒生产中，分次添加酒花在煮沸的麦汁中，目的是为了萃取不同的酒花的组分。近代，啤酒麦汁煮沸均采用密闭煮沸，酒花添加才用2～3各酒花添加器，吧颗粒酒花预先加在添加器中，煮沸麦汁用小泵送入添加器，将酒花和麦汁混合后送至煮沸锅。

（1） 酒花添加的作用 ① 赋予啤酒特有的香味

啤酒花中含有酒花油和酒花树脂，在麦汁煮沸过程中，酒花油中的一些 不良的挥发性成分被蒸发，其存留部分二和酒花树脂在经过复杂的变化后，均能赋予啤酒以独特的香味

② 赋予啤酒爽口的苦味

此苦味来自于酒花软树脂，其主要成分是α-酸经异构化后形成的异-α-酸。β-酸的氧化物Hulupones也是苦味甚爽的物质。酒花树脂在煮沸过程中经过复杂的变化，使啤酒具有理想的苦味。 ③ 增加啤酒的防腐能力

酒花软树脂对某些菌类具有杀灭和抑制作用，可以增加啤酒的防腐能力。 ④ 提高啤酒的非生物稳定性

麦汁中没写蛋白质和酒花溶出的多酚物质（单宁、花色苷等）在麦汁煮沸过程中，缩合形成一些复杂的复合物而沉淀出来，以增加啤酒的非生物稳定性。 （2）酒花添加量和添加方法

酒花的添加量应根据酒花的质量（含α-酸的量）、消费者的嗜好习惯、啤酒的品种、浓度等不同而不同。酒花的添加量可以根据如下因素调节： ① 酒花中α-酸的含量；

② 消费者的嗜好，例如我国南方，消费者的嗜好属于清淡型，应降低酒花添加量；

③ 啤酒浓度低，色泽浅，淡爽型应少加，反之浓度高，颜色深，发酵度低可以多加；

④ 敞口发酵法、粉末型酵母、贮酒期长、苦味物质损失多，可以适当增加酒花的添加量。

酒花的添加方法，我国还是采用传统分3～4次添加法为主。在本设计中采用3次添加法（煮沸90min)。具体方法如下：

第一次：煮沸5～15min后，添加总量生物5%～10%主要时消除煮沸物的泡沫；

第二次：煮沸30～40min后，添加总量生物55%～60%主要是萃取α-酸，并促进异构；

第三次：煮沸80～85min后，添加总量生物30%～40%主要是萃取酒花油，提高酒花香。

1.1.2.8 麦汁的处理

由煮沸锅放出的定型热麦汁，在进入发酵以前还要进行以系列处理，它包括酒花糟的分离、热固凝物分离、冷固凝物分离、冷却、充氧一系列处理，才能制成发酵麦汁。对麦汁处理的要求：

① 对能引起啤酒非生物浑浊的冷、热凝固物尽可能给予足够的分离；

② 麦汁处于高温时尽可能减少接触空气，防止氧化。麦汁冷却后，在发酵前，根据进罐时间，必须补充足够适量的空气，供酵母前期呼吸；

③ 在麦汁处理各工序中，坚决杜绝有害微生物的污染。 对麦汁处理的目的是：

① 降低麦汁温度，适宜酵母发酵的要求；

② 是麦汁吸收一定量的氧气，促进酵母的繁殖作用；

③ 析出和分离麦汁中的热、冷凝固物，以改善发酵条件和提高啤酒质量。

麦汁处理目前采用较多的流程是：

煮沸锅→热麦汁→回旋沉淀槽→薄板冷却→通风→发酵→冷凝固物 ↓ ↑ 酒花糟+热凝固物 无菌空气 ↓ 贮存罐 ↓ 过滤槽 ↓ 过滤槽 ↓ 麦糟

1.1.2.8.1 酒花的分离

当使用酒花球果加入煮沸的麦汁中，则在煮沸结束后采用酒花分离器，分离出酒花糟。

1.1.2.8.2 热凝固物的分离

热凝固物又称煮沸凝固物或粗凝固物，是以蛋白质和多酚物质为主的复合物。现在啤酒厂均采用回旋沉淀槽法，利用旋转麦汁离心分离，少数采用离心机或硅藻土过滤法。但本设计采用回旋沉淀法，能较好分离热凝固物。

回旋沉淀槽的结构又：① 锥底的圆筒体，底部有铰龙排出凝固物；② 平底圆筒体，热凝固物在水力喷射打碎后，用洗涤水冲洗排出。

影响热凝固物沉淀的因素： ① 麦汁溶解不良，糖化不完；

② 麦汁煮沸强度不够，凝固物颗粒细小； ③ 麦汁浓度过高或粘度过高； ④ 麦汁pH值过低； ⑤ 酒花添加量过少‘

1.1.2.8.3 冷凝固物

① 冷凝固物时分离热凝固物后澄清的麦汁，主要有麦汁中的β-球蛋白、醇溶蛋白δ和ε区分解的高肽和麦汁中多酚以氢键相连，变成不溶性物质。

② 冷凝固物分离的方法：酵母繁殖糟法、冷却置沉降法、硅藻土过滤法、麦汁离心分离法、浮选法，通常采用文丘里管加混合泵法和离心混合器法。

在本设计中采用浮选法。浮选法时去除麦汁中冷凝物十分有效的方法。麦汁去除热凝固物后，在冷却过程中利用文丘里管对其通入无菌空气，使用冲氧混合泵进行强烈通风。通风后，麦汁中会形成大量分布均匀、极其细密的小气泡，麦汁中析出的冷凝固物则吸附在细密的小气泡上，随着气泡的升腾而升至液面，最后在液体的上表面形成以层密集的泡盖，从而实现麦汁与冷凝固物的分离。

浮选设备是浮选罐，采用浮选法可以去除50%～70%的冷凝固物。

1.1.2.8.4 麦汁的吸氧

1.在高温下，麦汁是通过其所含有成分的氧化而吸氧。这些成分时麦汁中的糖

类、蛋白质、酒花树脂、多酚等，各成分吸氧量如下表1-2。

2.在低温（40℃）以下，氧气主要通过物理作用而溶解于麦汁中，麦汁中的溶解氧和麦汁的温度和浓度成反比。

表 1-2 麦汁各种成分的吸氧量

麦芽浸出物

含量/g.L 1

吸氧率/ml.g 1.h 1

麦汁中的吸氧量/ml .

h 1

麦芽糖

葡萄糖 果糖 多酚 含氧物质 酒花树脂

每升麦汁每小时吸氧

60 5 3 0.1～0.2

5 0.14 ——

0.023 0.096 1.165 0.315 0.054 1094 ——

1.38 0.48 3.5 0.07 0.027 0.27 5.97

接触的时间有关。而且，麦汁的吸氧量与麦汁的色度有关系。麦汁在高温先通风，多酚物质易氧化而使色泽加深。所以，麦汁在沉淀槽澄清时，不通风，等麦汁冷却至40℃以下在吸氧最合适。

1.1.2.8.5 麦汁的冷却和充氧

麦汁经过煮沸打入沉淀槽，分离酒花槽及热凝固物后，应进行以下的处理： ①迅速冷却，使麦汁温度达到酵母接种的要求；②麦汁冷却后进行通风操作，酵母只有在吸收了充足的氧气，才能合成其繁殖所必需的的甾醇和不饱和脂肪酸等物质；③析出和分离麦汁中的热、冷凝固物，以保证发酵的正常进行和期望的啤酒质量。 (1) 麦汁冷却

啤酒厂最常用的麦汁冷却器时板式换热器（薄板冷却器）。

结构：板式冷却器时新型的密闭冷却设备，采用不锈钢板制作，由许多两面带钩纹的钩纹板组成，两块一组，麦汁和冷却水交替流过这些钩纹板。钩纹板中间用胶皮圈做填料紧密贴牢，防止渗漏。钩纹板悬挂在支撑轴上，并相互压紧，麦汁通过连接板流入和流出。

① 工作原理：通过板式换热器，麦汁的温度可以从95℃～98℃降至6℃～8℃，介质是水或其他冷媒。具体方式时麦汁和冷却剂两种介质通过泵送以湍动形式运动，循着钩纹板两面的钩纹逆向流动，进行热交换。

② 麦汁的冷却方式：一段式和两段式。从节约和控制方面考虑，本设计采用一段式冷却法。它就是先采用氨制冷方式将娘酿造水冷却至2℃～4℃的冰水，然后与热麦汁在板式换热器内进行一次性热交换，在麦汁冷却至发酵温度的同时，冰水则被加热至75℃～80℃左右，此水可以直接作为洗槽水使用。 （2）麦汁充氧

我们都知道，麦汁发酵需要大量的酵母，而酵母在繁殖时需要氧气，以利于酵母增殖并同时进入发酵阶段。因此，我们必须给酵母提供充足的氧气。通常把通风装置安装在板式换人阿奇冷麦汁的出口，压缩空气减压后，经过空气流量计和除菌空气过滤器后进入麦汁充氧器，使麦汁和空气充分混合，然后进入发酵罐。

本设计采用文丘里管进行麦汁通风充氧。

1.2 啤酒发酵

啤酒发酵是一个复杂的生化和物质转化过程，酵母的主要代谢产物时乙醇和二氧化碳，但同时也形成一系列发酵副产物，例如醇类、醛类、酯类物质，它们决定了啤酒的风味、泡沫、色泽和稳定性等各项理化性能，同时也赋予了啤酒典型的特色。 啤酒发酵过程主要分为前发酵和后发酵两各阶段。酵母繁殖和大部分可发酵性糖类的大些以及发酵产物的形成，均在前发酵阶段完成；后发酵是前发酵的延续，必须在密闭的容器中进行发酵，残糖进一步分解，形成二氧化碳，并充分溶于啤酒中，达到饱和；啤酒在低温下贮存，进一步成熟和澄清。

啤酒发酵的工艺过程如下：

冷麦汁→添加酵母→发酵→过滤→精滤清酒

1.2.1 啤酒发酵的方法

传统的啤酒发酵工艺分为上面发酵法和下面发酵法。上面发酵法的啤酒发酵过程只有主发酵，再进行一些处理后，便可以过滤包装，生产时间相对较短；而下面发酵法啤酒发酵过程范围主发酵和后发酵量个阶段，生产时间相对较长。在本设计中采用下面密闭容器发酵法。

1、啤酒酵母的扩大培养 其一，关键在于选择优良的单一细胞出发菌株；其二，在整个扩大培养中酵母品种、强壮、无污染。酵母扩大培养的关键技术在于：

（1）出发菌株的选择 先进行单细胞分离，并通过一系列生理特征和生产性能的测定，确认是工厂生产需要的优良纯种后才允许投入扩大培养。

（2）扩大培养过程的无菌操作 要求培养器皿、设备无菌，移动操作要无菌培养过程中通风调节温度要无菌。

（3）优良的培养基 优良的麦汁是啤酒厂最方便的酵母培养基。

（4）恰当的扩大比例 其遵循的原则是在汉生罐各级以前，可采用1：10～20，在汉生罐后扩大的比例为1：4～5。

（5）恰当的接种时间 酵母在依此培养基中培养，将经历迟缓期、对数生长期、饱和期、对数死亡期等阶段。在对数移种期，可以获得出芽最多、死亡率最低、最强壮的种细胞，迟缓期最短，增殖最旺盛。

（6）严格控制培养条件：温度31.6～34℃，通风等。 （7)汉生培养罐要留种。 酵母培养过程如下：

保藏菌种→斜面菌种→小锥形瓶→大锥形瓶→汉生罐→一级培养→二级培养 2、选择酵母菌种应根据以下几点来选择：

①发酵速度 ②发酵限度 ③凝聚性 ④回收性 ⑤稳定性 3、啤酒接种量和接种方法 1）、啤酒酵母的接种量：麦汁的0.4～0.8%。 2）、啤酒酵母的接种方法 （1）干道和湿道法

干道法：在酵母添加器中加入麦汁所需的酵母泥，再加上二倍量冷却麦汁，用无菌空气充分混合，压到前发酵池中，再用无菌空气搅拌均匀就可。

湿道法：酵母泥预先加5倍量的麦汁（温度13～15℃），选保温培养10～12h，使休眠状态酵母能完全进入出芽繁殖阶段，然后均匀混入发酵麦汁，直接进入主发酵

池。

（2）倍量添加法 （3）分割法 （4）递加法

在当今的啤酒生产中，大多厂家采用干道法添加酵母，在本设计中，也采用此法。

3、酵母的回收 主发酵完毕后，大量酵母沉降槽底，酒液逐渐澄清，下酒后将沉淀的酵母即使回收和处理，供给虾皮发酵接种用或作其它用。酵母的回收法如下：

（1）人工回收 沉降于发酵槽底的酵母，分为三层，必须用人工以木括子分别将各层酵母从槽底排出口括出；

（2）利用酵母离心机收回 利用酵母和发酵液的比重不同，可以利用离心机分离酒液和回收酵母。

回收的酵母泥在其繁殖的五代以内，则再用于啤酒发酵；而在五代以上的酵母，则要进行洗涤干燥，最后得商品酵母。

1.2.3 啤酒发酵

1.2.3.1 啤酒发酵的方法

我们采用的啤酒发酵时下面发酵，而在主酵期为酵母活性期，麦汁中的绝大部分可发酵性糖在此期间内发酵，酵母的一些主要代谢产物也在此期间完成。在这期间发酵过程主要控制好温度、浓度、时间。

温度的控制：接种温度控制在5～8℃；发酵温度低温发酵控制在705～9℃，高温发酵控制在10～13℃，发酵终了温度控制在4～5℃。

浓度控制：有调节发酵温度和发酵时间来控制。

时间的控制：取决于发酵温度，发酵温度越高，则发酵时间越短。

1.2.3.2 后发酵期

麦汁经主发酵后的发酵液叫嫩啤酒，但因二氧化碳不足，不适合饮用，且大量的悬浮酵母和凝固析出的物质尚未沉淀下来，酒液不够澄清，所以还需要贮存一段时间，此贮存期就是啤酒的后发酵期。

1.2.3.3 发酵设备

啤酒发酵一般需要14～21天，根据发酵季节不同及发酵条件也不同，发酵时间也不一样。一般采用圆筒锥底发酵罐发酵。

（1）进罐方法：直接进罐法，即冷却通风的麦汁用酵母计量泵添加酵母，直接泵发酵罐，入罐时间为12～18h。

（2）接种量和起酵时间：接种量0.6～0.8%，起酵温度9～10℃。 （3）主发酵温度：低温发酵9～10℃，中温发酵11～12℃。 （4）VDK还原

（5）冷却、降温：夹套降温，降温速度在.2～0.32℃/h。 （6）罐压控制：一般最大控制在0.007～0.08Mpa。 （7）酵母的排放和收集

（8）单酿罐发酵贮酒 单酿罐发酵法一般适宜制造淡爽型啤酒，要求新鲜口感，贮酒期短，发酵啤酒在3～6℃开始排放酵母，罐内降温到0℃后一天左右，贮酒2～7

天，当达到理化和感官指标，即可过滤、包装。

1.2.4 啤酒处理

随着玻璃工业的发展，人们对啤酒的澄清、透明要求越来越高；啤酒工业的大型化和集团化，生产者对啤酒保质期的延长越来越重视；人们的消费水平提高，饮用者对啤酒的风味追求越来越高。这一切都要求啤酒有高的质量，也即啤酒的稳定性。

1.2.4.1 啤酒的生物稳定性

啤酒时由啤酒酵母发酵后经过滤的产品。经过一般过滤的成品啤酒中或多或少存在培养酵母和其他细菌、野生酵母等，由于存在数量少（102～103个/ml),啤酒还是澄清、透明的。若在啤酒保存期中，这些微生物繁殖到104～105个/ml以上，啤酒就会发生口味的恶化，变成浑浊和有沉淀物，此时啤酒就称“生物稳定性破坏”或“生物浑浊”。

啤酒除菌的方法，目前允许使用的有两种，低热消毒法和过滤消毒法。

啤酒热消毒的原理：温度是有机体生长和存活的主要环境因素之一，微生物在受到某一高于生长温度的作用下，微生物中的蛋白质、核酸、酶就会逐步不可逆的变性、失活、导致微生物的死亡。

1.2.4.2 啤酒的非生物稳定性

经过过滤澄清的啤酒并不是“真溶液”，而是胶体溶液，它含有大分子颗粒物质，这些胶体物质在保存时会发生一系列的变化使胶体溶液稳定性破坏，形成浑浊的沉淀。啤酒的澄清透明时暂时的，有时间限制的，而浑浊、沉淀终究将会发生，啤酒之间的差别，仅仅在于稳定时间的长短。

啤酒生产者在生产啤酒时，都把主要精力放在减少成品啤酒中这些不稳定的大分子物质，使啤酒在保质期内始终是稳定的，同时，这些不稳定的大分子物质也是口味物质，非生物稳定性厂的啤酒并不一定口味最好。

1、浑浊啤酒的系统判别法

取一瓶或数瓶浑浊啤酒，用精密滤纸或离心机（6000r/min）离心20min，可将啤酒分为两大类：

（1）过滤能除去的浑浊或沉淀的；

（2）过滤或离心不能消除浑浊或沉淀的。

啤酒主要浑浊物质为蛋白质和高肽、多酚、糊精、铁离子等，样数浑浊的催化物质。

2、高分子蛋白质时啤酒非生物浑浊的主要因素之一； 3、多酚物质时啤酒非生物浑浊的主要因素之二。

1.2.4.3 啤酒的风味稳定性

啤酒在包装以后，随着时间的延长，在达到一定时间后，啤酒开始丧失原有的香味和口味，风味开始变坏，而且在某一阶段，随时间的延长风味变化程度加强。尽管此时啤酒还保持原有澄清透明的特点，常规理化指标变化也不明显。

当今啤酒的酿造技术，可使啤酒反非生物、生物稳定性保持6～12个月，个别可达2年，但风味稳定期还远远大不到如此长。

风味稳定期：啤酒能保持啤酒新鲜、完美、纯正、柔和的风味而没有因氧化而出现的老化味的时间。

1、老化的基本机理：啤酒生产从制麦到发酵过程，形成大量的风味老化物质的前体及一些本身无风味活性，但可通过氧化还原作用和催化活性来影响风味老化的物质。啤酒老化的过程，实际上在原料、制麦、糖化、包装过程已经开始，而成品就贮存过程是这些前体老化物质进一步变化，而使啤酒风味恶化。

2、氧和氧化：氧参与啤酒的老化。老化是由各种风味物质复杂氧化和分解、化合的结果，是啤酒稳定性和风味破坏的头号敌人。

1.2.4.4 啤酒的过滤和包装

经过发酵后的成熟酒，大部分蛋白质颗粒和酵母已经沉淀，少量悬浮于酒中，需滤除方能包装。

对啤酒分离的要求是：产量大，质量高（透明度高），损失小，劳动条件好，CO2

损失小，不易污染，不影响风味，啤酒不吸收氧。实际上不论何种方式要达到十全十美的效果很困难的。

1、过滤介质及过滤原理

人们用纤维素加石棉或硅藻土，组合成各种不同性质的过滤介质和过滤方式，广泛应用于啤酒生产工艺。在悬浮液中的颗粒被滤除的机制，可以分三种情况：

（1）阻挡作用（筛分作用或表面过滤） （2）深度效应(机械网罗作用） （3）静电吸附作用 2、啤酒过滤的方法 （1）棉饼过滤法

棉饼（过滤）是一种精致木浆添加1%～5%的石棉组成，19世纪末用于酿造业。作为过滤介质的石棉需经煅烧和化学处理，处理阻挡作用和深度效应外，滤棉中的石棉生物吸附作用对酒体有重要影响。所以从本世纪30年代后，逐步被硅藻土法所取代。

操作要点：洗棉 压棉 过滤 （2）硅藻土过滤法

硅藻土过滤法的特点：可以不断的添加助滤剂，使过滤性能得到更新、补充，所以，过滤能力强，可以过滤很浑浊的酒，省气省水省工，酒的损失也低。

硅藻土过滤机型号很多，其设计的特点在于体积小，过滤能力强，操作自动化。可分为三种类型：

① 板框式硅藻土过滤机：结构简单，活动部件少，维修方便；

② 叶片式硅藻土过滤机：效率高，叶片可进出移动，但清洗不方便，滤床稳定性不高；

③ 柱式硅藻土过滤机：滤层不易变形脱落，滤柱为圆形，过滤面积随滤层增厚而增加。

（3）板式过滤机：

时精致木材纤维素和棉纤维掺和石棉或（和）硅藻土等吸附剂压制成的滤板作为过路车介质，时棉饼过滤机的发展，有相当强度的耐用性。

（4）微孔薄膜过滤法

微孔薄膜是用生物和化学稳定性很强的合成纤维和塑料制成的多孔膜。优点：可以直接滤出无菌鲜酒，有利于啤酒泡沫稳定性，成品酒无过滤介质污染，产品损失率减少。

（5）离心机分离法

①优点：酒损失率降至最低，风味物质无损失； ②缺点：分离的啤酒有明显的冷浑浊敏感性。

离心分离的效率主要取决于贮酒罐里酒的透明度，上层清酒分离快，下层接近罐底的浑浊物质分离较慢。

在本设计中采用硅藻土板框式过滤，根据需要稀释贮酒。

1.3 啤酒包装

1.3.1 鲜啤酒包装

滤完毕的啤酒，在清酒罐低温存放准备包装，通常同一批酒应在24内包装完毕包装容器可以分为瓶装，灌装和桶装。瓶装产品的比重最大；桶装较古老，目前世界很流行，主要时鲜啤酒灌装；灌装虽然容器成本高，由于节约包装容器的运费，省去贴标签，降低灭菌蒸汽量，便于旅游携带，所以现在很受人们欢迎。鲜啤酒的产量也在逐年增长，在本设计中，每年要生产1万吨鲜啤酒。

根据鲜啤酒的特性，则需要吧过滤完毕的啤酒进行薄板加热到72℃杀菌，再进行鲜啤酒灌装或小型啤酒包装，即可出售。

灌装啤酒的工艺：

空罐经80℃水冲洗、晾干、达到无菌水平；

用CO2引沫至罐口，迅速封口；

自动称量，每罐重量基本相同；

灭菌后的罐体外表水分经鼓风干燥，同时冷却。 灌装啤酒的优缺点：

优点：罐体轻。小，便于携带，不必回收空罐，灭菌时间短等；

缺点：空罐只能用一次，增加了包装成本，酒罐损失大，包装后的检测较复杂。

1.3.2 熟啤酒包装

其工艺流程如下：

玻瓶→卸箱机→验瓶→洗瓶机→检验→灌酒机灌酒→压盖→检验→杀菌机→检验→标机→喷码→检验→装箱机→成品

1.3.2.1 空瓶的洗涤

新旧瓶均需洗涤，回收瓶还须经挑选，回收瓶一般不装出口酒或优质酒。洗涤剂要求无毒性，排污水必须严格处理。

装酒必须做到严格的无菌，尽量减少酒的损失，防止CO2泄露，尽量避免酒液与空气接触，防止酒液吸收氧气。 1.3.2.2 装酒机的类型

当前的装酒机都用无菌空气或CO2气体背压，但按其环形槽内部结构可分为单室和三室两类：

（1）单室排风管装酒机（短管式）：

优点：就损较小，管子上下移动距离相爱哦，因而机件磨损小。

缺点：由于排气和充CO2从而延长了罐瓶时间。

（2）三室长管式装酒机：对瓶子口径大小要求严格，不合格者易造成管子入瓶故障，甚至出现管子弯曲。

在这次设计中，采用单室备排风管装酒机。

1.3.2.3 酒瓶压盖

压盖机通常与装酒机组合成一体，也可以分开。注满酒液后向酒液面喷射微细无菌水流，时啤酒产生泡沫挤出瓶顶空气，当泡沫正好上升至瓶口外沿，形成纽扣状隆起泡盖。

1.3.2.4 灭菌

主要采用巴氏灭菌，其要求如下：

Ⅰ灭菌用水尽可能用低硬度水，以防钙镁盐沉淀喷嘴。 Ⅱ为防止破瓶中的酒液降低杀菌水的pH，以致腐蚀瓶盖，可以在水中加适量的碱液，降低酸度，使pH保持8.0 。

Ⅲ灭菌后的啤酒接着贴标、验酒、装箱。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/jop1.html