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1、 文献综述年产 8 万吨啤酒发酵车间工艺设计学号：0966141105姓名：邬立亨班级：09 食品学院：数理与生物工程学院学校：内蒙古科技大学 前言该文献综述是根据内蒙古科技大学数理与生物工程学院布置的课程设计任务书要求来整理的。设计题目为年产 20 万吨 8 度淡色啤酒厂发酵罐设计，此啤酒的酿造方法采用 70%的麦芽，30%的大米，经过糊化，糖化，煮沸，过滤，冷却，发酵而成。综述内容主要包括啤酒简介，啤酒生产的工艺概述，啤酒发酵的设备，啤酒发酵的设备和设备选型及重点设备计算。糖化方法采用双醪浸出糖化法，发酵方法采用下面发酵法。本文对啤酒生产线工艺设计中的关键部分原料的糊化、糖化及其设备选型进
2、行了粗略介绍。对发酵过程及其设备选型进行了较为详细的探讨。一啤酒简介1.1.1 啤酒的定义按现行国家产品标准规定，啤酒定义为以麦芽为主要原料，添加酒花，在酵母菌的作用下被酿造而成的，含有二氧化碳气、起泡的低酒精度饮料。1.1.2 啤酒的分类1.1.2.1 按度数分类啤酒酒标上的度数并非指酒精度，而是指原麦汁浓度，即啤酒发酵进罐时麦汁的浓度。主要的度数有18、16、14、12、11、10、8 度。日常生活中人们饮用的多为11、12 度啤酒，其酒精度在 3.5 到 5 之间。1.1.2.2 按色泽分类除了按照原麦汁浓度分类外，啤酒还可以根据色泽分为淡色啤酒、深色啤酒和黑色啤酒。1.1.2.3 按杀
3、菌方法分类根据杀菌方法的不同，啤酒则可分为鲜啤酒和熟啤酒。1.1.2.4 按包装分类啤酒还可以根据包装分为罐装、桶装、瓶装啤酒。1.1.2.5 按酵母性质分类根据啤酒酵母性质则可分为上面发酵啤酒和下面发酵啤酒。1.1.2 世界啤酒历史世界十大啤酒品牌排行榜如下：百威、贝克、喜力、嘉士伯、安贝夫、南非啤酒集团、美乐公司、苏格兰纽卡斯尔公司、朝日公司、麒麟公司和虎牌：新加坡啤酒、科罗娜：墨西哥酿酒集团。1.1.3 啤酒新品种干啤酒、全麦芽啤酒、头道麦汁啤酒、黑啤酒、低（无）醇啤酒、冰啤酒、绿啤酒、暖啤酒、菠萝啤酒、白啤酒、沙棘啤酒、纯生啤酒、小麦啤酒、浑浊啤酒等。1.1.4 啤酒行业标准啤酒的品评
4、包括一看、二闻、三尝。 根据 GB 4927-2001 啤酒行业标准，规定色度在 3 EBC-4 EBC的啤酒为淡色啤酒。淡色啤酒的透明度要求清亮透明，允许有微细悬浮物和沉淀物（非外来异物） 。优级淡色啤酒的浊度要求0.9 EBC，其泡沫洁白细腻，持久挂杯，瓶装啤酒的泡持性大于 200 s，而听装啤酒的泡持性大于 170 s，啤酒具有明显的酒花香气，口味纯正，爽口，酒体协调、柔和，无异香、异味。以及淡色啤酒的性质较优级略次，浊度要求小于等于 1.2 EBC，瓶装啤酒的泡持性170 s，听装则150 s。二级淡色啤酒的浊度要求 1.5 EBC，其品质需达到一般消费者的满意度，泡持性要求120 s
5、。具体如下：表 1-1 我国啤酒行业标准对淡色啤酒的感官要求项目 优级 一级 二级透明度 清亮透明，允许有肉眼可见的细微悬浮物和沉淀物（非外来物质）外观 浊度，EBC 0.9 1.2 1.5形态 泡沫洁白细腻，持久挂杯 泡沫较洁白细腻，较持久挂杯 泡沫尚洁白，尚细腻瓶装 200 170泡沫 泡持性，s， 听装 170 150120香气和口味有明显的酒花香气，口味纯正，爽口，酒体协调、柔和，无异香、异味有较明显的酒花香气，口味纯正，较爽口，协调，无异香、异味有酒花香气、口味较纯正，无异味表 1-2 我国啤酒行业标准对淡色啤酒的理化要求项目 优级 一级 二级大于、等于 14.1P5.54.3 5.
6、24.112.1P-14.0P4.73.7 4.53.511.1P-12.0P4.33.4 4.13.210.1P-11.0P4.03.1 3.72.9酒精度,%(V/V)或%(m/m) 8.1P-10.0P3.62.8 3.32.6等于、小于 8.0P3.12.4 2.82.2大于、等于 10.1P X-0.3原麦汁浓度 P， 等于、小于 10.0P X-0.2大于、等于 14.1P 3.510.1P-14.0P 2.6总算，mL/100 mL，等于、小于 10.0P 2.2二氧化碳，（m/m) 0.40-0.65 0.35-0.65双乙酰，mg/L 0.1 0.15 0.2蔗糖转化酶活性
7、呈阳性1.2 啤酒工厂设计的重要性啤酒生产行业是我国消费市场中必不可少的一部分，在国民经济以及人们的日常生活中都发挥着重要的作用。为了促进我国轻工业技术及经济的进步，啤酒行业的发展也是不能忽视的。为了促进啤酒行业更快速稳定的发展，首先要提升啤酒产业的基本建设线，在这一条战线上，工厂设计发挥着重要的作用。新建、改建和扩建一个啤酒工厂，都需要对工厂进行周详的设计工作。在科学研究中，从小试、中试以及工业化生产，都与设计的有机结合密不可分，以此才能进行新工艺、新技术、新设备的开发工作。它是扩大再生产，更新改造原有企业，增加产品品种，提高产品质量，节约能源和原材料，促进国民经济和社会发展的重要技术经济活
8、动的组成部分。设计是包含了能将科学技术转化为生产力的一门综合性科学。国民经济的发展、发展的效益和速度，都离不开工厂设计工作。工厂设计对于发展科学技术事业和社会主义现代化建设都有着极大的影响。 目前我国啤酒市场面临着越来越大的消费需求，以及国外市场的巨大竞争压力，提升行业标准和改进工艺及设备、生产技术等条件也越来越成为啤酒行业发展中不可或缺的重要环节。因此，需要对啤酒工厂进行有创造性的设计，使之更合理、更完善地进行生产，从而达到适应啤酒市场发展、提升品牌形象、增强市场竞争力等目的。2.生产工艺流程的设计与论证2.1 全厂生产工艺流程概况图 麦槽 酒花 冷凝固物 麦芽粉碎糖化过滤混合麦汁煮 沸沉
9、淀冷 却充氧 大米、麦芽粉碎糊化 酒花槽 热凝固物 扩培酵母麦芽汁发酵贮酒粗滤精滤清酒装瓶卸箱验瓶 酵母泥剩余酵母洗瓶检验灌酒压盖检验冷杀菌贴标喷码检验装箱2.2 原料的选择2.2.1 大麦（麦芽）大麦属禾木科，栽培广，品种多，产量高。其主要成分包括淀粉、蛋白质、纤维素、维生素等，其中淀粉含量高，蛋白质适中，是啤酒酿造的最好原料。大麦在粉碎糖化之前一般要经过浸麦、发芽的过程来增加大麦的酶系量利于糖化的进行，但现代啤酒生产，酒厂一般直接购买麦芽，本设计采用的麦芽主要有苏北麦芽、西北麦芽以及一些进口的优质麦芽。2.2.2 大米在啤酒酿造过程中，除了大麦麦芽作为主要原料外，一般还添加部分辅助原料以价
10、格低成本、调整麦汁组成、提高啤酒发酵度、改善啤酒泡沫性质等。我国盛产大米，且大米的淀粉含量高，蛋白质含量低。用它做辅料，酿造的啤酒色泽浅，口味爽净，泡沫细腻，酒花香味突出，非生物稳定性好。2.2.3 啤酒花酒花，学名“蛇麻” ，又名“忽布” ，是荨麻科葎草属蔓性宿根多年生草本植物。酿造上用的是酒花的雌花。当酒花成熟时，前叶和苞叶所分泌的树脂和酒花油是酿造啤酒的主要成分，为啤酒提供了芬芳的香味和苦味。用于啤酒酿造的酒花有很多种形式，如：压缩酒花、颗粒酒花、酒花浸膏、异构酒花浸膏等。在啤酒酿造中酒花的作用是： a、赋予啤酒特殊的香气与清爽的苦味；b、形成啤酒优良的泡沫，增加啤酒的泡沫性和稳定性；c
11、、使蛋白质沉淀，有利于麦汁的澄清；d、酒花有抑菌作用，能增强麦芽汁和啤酒的防腐能力;e、酒花对啤酒酿造的不利影响是，酒花中的花色苷能引起啤酒的非生物性浑浊。2.2.4 酿造用水酿造用水分糖化用水和洗糟用水，由于这两部分水直接参与啤酒的工艺反应，也是麦汁和啤酒的组成部分。在啤酒酿造过程中，许多物理变化、酶反应、生化反应都直接与水质有关，所以，酿造用水的好坏也是决定啤酒质量的重要因素之一。2.3 麦芽汁的制备工艺设计与论证麦汁制造过程包括：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。麦汁制造的工艺要求:a.原
12、料中有效成分得到最大限度的萃取b.原料中无用和有害的成分溶解最少c.制成麦汁的有机或无机组分的数量和配比应符合淡色啤酒的品种和类型的要求d.保证上述三点原则的前提下，缩短生产时间，节省工时，减少浪费，节能环保是车间的基本要求2.3.1 麦芽与大米的粉碎麦芽和大米的粉碎是为了使整粒谷物经过粉碎后，增大比表面积，使物料中储藏的物质和水、酶的接触面积增大，加速酶促反应及物料的溶解。在啤酒生产中，不单要考虑物料粉碎操作的经济性，更应考虑啤酒酿造特殊要求：(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溶性物质粉碎过细，会增加过滤阻力，影响过滤操作。淀粉等储
13、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。因此粉碎虽然属简单的物理操作，但在啤酒酿造过程中特别重视麦芽粉碎度的控制，麦芽的粉碎方法也不断地得到改造。2.3.1.1 麦芽的粉碎长期以来，麦芽的粉碎采用干法粉碎，直至 60 年代起相继出现了干法粉碎、湿法粉碎、回潮干法粉碎以及连续调湿粉碎。在现代中小型酒厂多以干法粉碎为主。本设计由于年产量 8 万吨，产量较少，所以采用干法粉碎。麦芽的干法粉碎大多数的厂家都采用辊式(滚筒式)粉碎机。粉碎机对辊之间间距可根据麦芽腹径及需要的粉碎度进行调节。辊式粉碎机，根据每台机的辊数可分成：对辊式、四辊式、五辊和六辊式多种。四辊以上粉碎
14、机内还配有若干组震筛、有利于调节麦芽各粉碎度之间的比例。我国广泛采用四、五、六辊式粉碎机。(1) 干法粉碎机四辊式粉碎机有两对辊子之间的一组筛子组成，麦芽经过第一对辊的粗粉碎，经过筛子，分离出皮壳和粗粒，再有第二对辊进一步粉碎。(2) 干法粉碎机的调节原理 麦芽粉碎后，按物料的颗粒大小，一般可分为：皮壳，粗粒，细粒，粉及微粉，占各部分的质量分数，谓“碎度” 。麦芽粉碎度之调节，主要依据麦芽的溶解度，糖化方法，过滤设备等灵活控制。(3) 干法粉碎麦芽粉碎度的判别检验麦芽的粉碎度的方法，应通过粉碎物的筛析分级量来表示。啤酒工业常用的分级筛有三种，这里我例举一种，如表 1-1。表 1-1 EBC，A
15、SBC 标准筛比较表ESC 标准筛 ASBC 标准筛筛号每平方厘米筛孔数/个筛孔净宽/mm筛号筛孔净宽/mm麦芽粉碎物分级/ / 10 2.00 皮壳1 36 1.27 14 1.410 皮壳2 64 1.01 18 1.00 粗粒3 106 0.547 30 0.590 细粒 14 961 0.253 60 0.250 细粒5 2704 0.152 100 0.149 细粉筛底 / / 筛底 / 细粉2.3.1.2 大米的粉碎由于大米未经发芽，胚乳比较坚硬，磨碎时比麦芽耗能大，原则上大米的粉碎越细越好，以便利于糊化和糖化。辅料(大米)粉碎采用三辊或四辊的二级粉碎机，第一和第二辊之间的辊间距为 0.20.3mm，大米在此进行粗粉碎，经过筛分后粗粉和细粉分别进储仓，筛面粗粉再进入第二、三辊之间，辊间距为0.150.25mm，粉碎成细粉，三辊均是拉丝辊。国内不少工厂采用磨盘式磨米机，它是由两片金刚砂磨盘（或铸槽钢磨盘）进行平面磨碎，一次就能将原料粉碎到足够的细度，粉碎比可达 1：20。如下图为辅料(大米)的粉碎度要求。表 1-2 辅料(大米)的粉碎度要求粉碎度/ABC 筛号筛孔净宽/mm分级名称 大米 玉米 带壳大麦
