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1、- 1 -年产 12 万吨啤酒厂糖化车间设计本设计的内容摘要：在啤酒整个酿造过程中，大体可以分为四大工序：麦芽制造；麦汁制备；啤酒发酵；啤酒包装与成品啤酒。其中麦汁制造是啤酒生产的重要环节，它包含了对原料的糊化、液化、糖化、麦醪过滤和麦汁煮沸等处理工艺。设计从实际生产出发，确定出生产 15 万吨啤酒所需要的物料量，热量和糖化车间内的常用设备如糊化锅、糖化锅、过滤槽、煮沸锅、沉淀槽及薄板冷却器的主要尺寸、选型以及其他辅助设备、管道的选型。对整个车间的布局进行了设计，包括设备布置图，工艺流程图等。关键词：糖化锅 物料衡算 热量衡算 一、前言：啤酒是全世界分布最广，也是历史最悠久的酒精性饮料，它的酒
2、精度低、营养丰富、有益于人的健康，因而有“液体面包” 之美称，受到众人的喜爱。我国最新的国家标准规定：啤酒是以大麦芽（包括特种麦芽）为主要原料，加酒花，经酵母发酵酿制而成的、含二氧化碳的、起泡的、低酒精度（2.57.5，V/V）的各类熟鲜啤酒。目前，我国人均啤酒消费量虽然已接近 22 升，但中西部地区仅在 10 升左右，8 亿多人口的农村人均连 5 升不到。因此，我国啤酒市场还拥有很大的挖掘潜力，消费量仍将保持增长。啤酒品种很多，一般可根据生产方式，按产品浓度、啤酒的色泽、啤酒的消费对象、啤酒的包装容器、啤酒发酵所用的酵母菌等种类来分类。 根据原麦汁浓度分类啤酒酒标上的度数与白酒上的度数不同，
3、它并非指酒精度，它的含义为原麦汁浓度，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度啤酒。日常生活中我们饮用的啤酒多为11、12度啤酒。 根据啤酒色泽分类淡色啤酒色度在5-14EBC之间。淡色啤酒为啤酒产量最大的一种。浅色啤酒又分为浅黄色啤酒、金黄色啤酒。浅黄色啤酒口味淡爽，酒花香味突出。金黄色啤酒口味清爽而醇和，酒花香味也突出。浓色啤酒色泽呈红棕色或红褐色，色度在14-40EBC 之间。浓色啤酒麦芽香味突出、口味醇厚、酒花苦味较清。- 2 -黑色啤酒色泽呈深红褐色乃至黑褐色，产量较低。黑色啤酒麦芽香味突出、口味浓醇、泡沫细腻，苦味根据产品类型而有较大差异。
4、根据杀菌方法分类鲜啤酒啤酒包装后，不经巴氏灭菌的啤酒。这种啤酒味道鲜美，但容易变质，保质期7天左右。熟啤酒经过巴氏灭菌的啤酒。可以存放较长时间，可用于外地销售，优级啤酒保质期为120天。 根据包装容器分类瓶装啤酒国内主要为640ml和355ml两种包装。国际上还有500ml和330ml等其他规格。易拉罐装啤酒采用铝合金为材料，规格多为355ml。便于携带，但成本高。桶装啤酒材料一般为不锈钢或塑料，容量为30升。啤酒经瞬间高温灭菌，温度为72C，灭菌时间为30秒。多在宾馆、饭店出现，并专门配有售酒机。由于酒桶内的压力，可以保持啤酒的卫生。二、啤酒生产工艺流程 啤酒生产分为两大部分：麦芽制造和啤酒
5、酿造。 麦芽制造工艺流程：原料（大麦）浸渍发芽干燥除根啤酒酿造工艺流程：糖化用水 洗糖用水 酒花 原料（麦芽，大米）粉碎糖化麦汁过滤麦汁煮沸 酵母 冲氧啤酒的生产过程大体可以分为四大工序：麦芽制造；麦汁制备；啤酒发酵；啤酒包装与成品啤酒。- 3 -1 麦芽制造大麦是酿制啤酒的主要原料，是先将其制成麦芽，再用于酿酒。大麦在人工控制的外界条件下进行发芽和干燥的过程，即为麦芽制造，简称“制麦” 。发芽后的新鲜麦芽称绿麦芽。绿麦芽经干燥后称干麦芽。麦芽制造过程如下： 大麦预处理浸麦发芽干燥除根成品麦芽传统的制麦过程分为三个阶段：（1）精选后的大麦，浸渍水中，使达到发芽所需要的水分，此阶段为大麦浸渍。（
6、2）浸渍后的大麦，在人工控制的条件下进行发芽，利用发芽过程形成的酶系,使大麦的内容物质进行分解，变为麦芽，此阶段为人工发芽。（3）发芽完毕的绿麦芽，利用热空气进行干燥和焙焦此阶段为麦芽焙燥。新型的制麦方法，常运用浸渍时充分供氧的理论，使大麦在浸渍吸水过程中，即开始萌芽。边浸渍，边发芽，使浸渍和发芽合为一个生产阶段，大大缩短了生产时间。大麦发芽的目的是使麦粒内部产生一定数量的水解酶，并利用这些水解酶，分解胚乳的贮藏物质，使其进行合理的降解。（1）胚乳细胞壁的部分或全部降解，使焙燥后的麦粒变得疏松，更易粉碎，内容物质更易溶出。（2）麦粒的胶质聚糖物质充分降解，使麦芽浸出物的粘度大大降低。（3）胚乳
7、的部分淀粉和蛋白质进行合理降解，形成一部分低分子水溶性物质，这些物质是组成麦汁的主要成分。麦芽焙燥的作用是使绿麦芽的水分降低，发芽停止，便于去根和贮藏。但麦芽焙燥并不只是一个简单的水分蒸发过程，它还同时进行了复杂的生化变化，使焙燥后的麦芽具有独特的香味和色泽。麦芽焙燥系根据制造不同的麦芽类型，采取不同的焙燥方法，以适应酿制不同类型的啤酒。2 麦汁制备麦汁制备通常在工厂又称为糖化。麦芽及辅料必须经过这个过程，制成各种成分含量适宜的麦汁，才能由酵母发酵酿成啤酒。麦汁制造的全过程，可分为麦芽及辅料的粉碎、醪的糖化、过滤，以及麦汁煮沸、冷却五道工序。将粉碎的谷粒/麦芽于水在糊化锅/糖化锅中混合。糊化锅
8、/糖化锅是一个巨大的金属容器：匹配 CIP 清洗系统与加热系统、搅拌装置以及大量自控装置。在糊化锅/- 4 -糖化锅中，将难溶性的淀粉和蛋白质转变成为可溶性麦芽汁。麦芽汁在被泵入煮沸锅之前需要先在过滤槽中去除其中的麦糟。过滤后的麦汁进入煮沸锅后，混合物被煮沸以吸取酒花的味道，并起色和消毒。在煮沸后，加入酒花的麦芽汁被泵入回旋沉淀槽，除去不需要的酒花剩余物和不溶性的蛋白质。洁净的麦芽汁从回旋沉淀槽中泵出后，被送入热交换器冷却。随后，麦芽汁中被加入酵母，开始进入发酵工序。3 啤酒发酵冷麦芽汁添加酵母后，开始发酵作用。啤酒发酵是一项非常复杂的生化变化过程，在啤酒酵母所含酶系的作用下，其主要变化产物是
9、酒精和二氧化碳，另外还有一系列的发酵副产物，如醇类、醛类、酸类、酯类、酮类和硫化物等。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性能，使啤酒具有其独特的典型性。不同的酿造者，由于采用了不同的酵母菌株，从而衍生出不同的发酵工艺和生产出不同类型的啤酒。传统的啤酒发酵方法，可分为上面发酵和下面发酵两种类型。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。这两种啤酒风味不同，各具特点。啤酒发酵过程分主发酵（又名前发酵）和后发酵两个阶段。酵母繁殖和大部分可发酵性糖类的分解以及酵母的一些主要代谢产物，均在主发酵阶段完成。后发酵是前发酵的延续，必须在密闭容器中进行，使残留
10、糖分分解所形成的二氧化碳溶于酒内，达到饱和；并使啤酒在低温下陈酿，促进酒的成熟和澄清。由于科学技术的不断发展，啤酒发酵过程中的一些变化机制，正逐步为人们所掌握。为了缩短发酵周期，提高发酵设备利用率，人们在传统的发酵技术上，又创造了许多新型发酵方法，如搅拌发酵、高温发酵、加压发酵、连续发酵等，并且创造了多种新型发酵容器。4 啤酒包装与成品啤酒啤酒经过后发酵或后处理，口味已经达到成熟，二氧化碳已经饱和酒内，酒液也已逐渐澄清，此时再经过机械处理，使酒内悬浮的轻微粒子最后分离，达到酒液澄清透明的的程度，即可包装出售。啤酒的包装方式系根据销售的需要而为，有瓶装啤酒，罐装啤酒和桶装啤酒。在包装啤酒之前，必
11、须将啤酒澄清，啤酒的澄清系指啤酒与其所含的固体粒子分离的过程。啤酒在贮藏期间，因酵母逐渐沉降和部分不稳定的蛋白质-单宁复合物- 5 -的析出、凝集、沉淀而逐步变得澄清。这种自然澄清的现象，主要由于固液相的不同相对密度而产生的，沉降速度较慢，只能使啤酒达到一定的澄清程度，对其中极轻微的粒子则很难在较短时间内完全沉淀下来。要使成品啤酒达到澄清透明，富有光泽的程度，则必须通过机械方法进行处理。这些机械澄清方法可以除去啤酒中的酵母和细菌以及微小的混浊物质粒子，不仅使啤酒外观富有吸引力，而且大大改善了啤酒的生物稳定性和非生物稳定性。啤酒机械澄清的方法分为：（1）啤酒过滤；（2）啤酒离心分离。啤酒过滤就是
12、让流体通过分离介质，使其中的固体从流体中分离出来。在酒中，一些具有较高表面活性的物质如蛋白质、酒花物质、色素物质、高级醇、酯类等都易被过滤介质吸附一定数量。其过滤方式有：滤棉过滤；硅藻土过滤；板式过滤。它们因其过滤介质不同而有各自的优缺点。但是我们在啤酒过滤过程中必须重点控制以下几个方面：（1）压力差；（2）过滤前后啤酒的混浊度；（3）菌含量（特别对无菌过滤要求而言） ；（4）生物和非生物稳定性的试验；（5）啤酒损失；（6）二氧化碳含量的降低值；（7）含氧量的升高值；（8）助滤剂对风味影响的试验。啤酒的离心分离就是离心机中离心力将固体粒子从液体中分离出来。当啤酒澄清后，就该进行啤酒生产的最后一
13、道工序啤酒的包装，它对啤酒的质量和外观有直接的影响。在包装过程中应做到以下要求：（1）严格的无菌要求，包装后的啤酒应符合卫生标准；（2）在包装过程中应减少二氧化碳损失，以保证啤酒口味和泡沫性能；（3）在包装过程中应尽量避免与空气接触，防止因氧化作用而影响啤酒的风味稳定性和非生物稳定性。三、糖化车间设备选型原则1.设备的选型必须是先进、成熟，运行可靠或经过鉴定推广的新设备。2.应结合麦汁制备的特点，选择机械化程度高，效率高，能耗较低，噪音较小，易于清洁卫生的专业设备，并适当考虑自动化水平。3.设备的型式必须结构较简单，制造较容易，易损零件更换容易，维修方便，在使用上易于操作和装拆。同时其选用材料
14、适应物料性质和食品卫生的要求。4.设备的能力应满足生产需要，一般根据每次糖化的热麦汁量和设备的有效容积。5.回旋沉淀槽的容量能满足生产要求，其结构应符合技术条件要求。- 6 -四、啤酒糖化工艺综述麦芽汁是糖化车间制备的。糖化车间具有一切用来溶解麦芽成分的设备。（一）糊化、糖化糖化的目的就是要将原料（包括麦芽和辅助原料）中可溶性物质尽可能多的萃取出来，并且创造有利于各种酶的作用条件，使很多不溶性物质在酶的作用下变成可溶性物质而溶解出来，制成符合要求的麦汁，并得到较高的收得率。糖化过程使一项非常复杂的生化反应过程，也是啤酒生产中重要环节。糖化的要求是麦芽汁的浸出物收得率要高，浸出物的组成及其比例符
15、合产品的要求。而且要尽量减少生产费用，降低成本，这与糖化温度、时间、醪液浓度及 pH 有很大的关系，例如糖化温度和时间的变动，就会影响麦芽汁中糖与糊精的比例，从而影响啤酒的发酵度口味，所以在糖化操作中要严格控制温度、时间、糖化醪的浓度及 pH 等各项因素，以保证产品的产量和质量的稳定。糖化方法一般分为两种，即全麦芽啤酒的糖化方法和加辅料啤酒的糖化方法。根据我国国情，国内常用第二种方法，又称复式糖化法或双醪糖化法。所谓复式即指含有辅料（大米、玉米等未发芽的谷物）及其煮沸的过程。根据糖化醪和糊化醪兑醪后，取部分醪液煮沸的次数，又分为双醪一次煮出糖化法或双醪二次煮出糖化法，其特点是：1.添加部分未发
16、芽的谷物作为麦芽的辅助原料，其添加量在 2030，最高可达到 50，所采用的麦芽的酶活性相对高一些。2.麦芽在糖化锅进行蛋白分解，辅助原料在糊化锅进行糊化和液化，然后兑醪，达到所需要的糖化温度。3.各类辅助原料在进行糊化时，一般要添加适量的 淀粉酶使淀粉边糊化边液化，有利于对醪后的糖化作用。4.麦芽的蛋白分解时间应较为一般煮出糖化法长一些，避免低分子含氮物质含量不足。5.因辅助原料粉碎得较细，麦芽粉碎物应适当粗一些，尽量保持麦皮完整，防止麦芽汁过滤困难。6.本法制备的麦芽汁色泽浅，发酵度高，适合制造淡色贮藏啤酒。本设计将采用双醪一次煮出糖化法。- 7 -（二）过滤糖化结束后，应尽快地把麦芽汁和麦糟分开，以得到清凉和较高收得率的麦芽汁，避免影响半成品麦芽汁的色香味。因为麦糟中含有的多酚物质，被浸渍时间长了，易给麦芽汁带来不良的苦涩味和麦皮味，麦皮中的色素浸渍时间长了，易增加麦汁的
