年產(chǎn)8萬噸14度黑色啤酒廠糖化車間初步設(shè)計(jì)

四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)年產(chǎn)8萬噸14°P黑色啤酒廠糖化車間工藝初步設(shè)計(jì)學(xué)生：學(xué)號(hào)：專業(yè)：班級(jí)：指導(dǎo)教師：四川理工學(xué)院生物工程學(xué)院2023年6月摘要本設(shè)計(jì)是年產(chǎn)8萬噸14°P黑色啤酒糖化工藝及車間布置設(shè)計(jì)。此黑色啤酒采用全麥芽發(fā)酵，釀造原料選擇二棱優(yōu)質(zhì)大麥、顆粒酒花、下面啤酒酵母。麥芽粉碎方法選擇連續(xù)浸濕粉碎，糖化方法選擇一次浸出糖化法，過濾方法選擇過濾槽法，煮沸方法選擇外加熱式煮沸，酒花分三次參加。設(shè)計(jì)從實(shí)際生產(chǎn)出發(fā)，確定出生產(chǎn)8萬噸14°P黑色啤酒所需要的物料量，熱量以及耗水量。并對(duì)糖化車間內(nèi)的主要設(shè)備糖化鍋、過濾槽、煮沸鍋、沉淀槽、麥汁暫貯罐以及其他輔助設(shè)備、管道的主要尺寸進(jìn)行了計(jì)算、選型。同時(shí)對(duì)整個(gè)車間的布局進(jìn)行了設(shè)計(jì)包括設(shè)備平面、立面布置圖、糖化車間帶控制點(diǎn)流程圖、全廠工藝流程方框圖和全廠平面布置圖。關(guān)鍵詞：黑色啤酒，糖化車間，工藝設(shè)計(jì)，設(shè)備選型ABSTRACTThisdesignistheannualoutputof80000tonsof14°Pblackbeersaccharificationprocessandplantlayoutdesign.Theblackbeermaltfermentationusedtobrewofedgequalitybarleyrawmaterialsselection,granularhop,thebeeryeast.Choosecontinuouswetcrushingmaltcrushingmethods,saccharifyingmethodschoosealeachingmethodofsaccharification,filtrationmethodsselectionfiltertank,boilingmethodtoselectheatingboiling,wineHuaFenjointhreetimes.Designbasedontheactualproduction,determinetheproductionof80000tonsof14°Pblackbeerrequiredamountofmaterial,heatandwaterconsumption.Andwithinthesaccharificationworkshoponmainequipmentmashtun,filtertank,boilingpot,sedimentationtank,wortandtemporarystoragetankandotherauxiliaryequipmentmaindimensionsofthepipeline,thecalculationandselection.Atthesametimetodesignthelayoutofthewholeworkshopincludingequipmentlayout,elevationlayout,saccharificationworkshopwithflowchartofcontrolpointsandcorrespondingprocessblockdiagramandfactoryfloorplan.Keywords:blackbeer，saccharification，Processdesignofasccharification，equipmentselection目錄TOC\o"1-3"\u摘要I前言1第一章黑色啤酒生產(chǎn)工藝論證與選擇21.1糖化原料的論證和選擇21.1.1大麥21.1.2釀造用水3酒花51.2糖化生產(chǎn)工藝的選擇和論證61.2.1麥芽制造過程61.2.2焦麥芽的制作61.2.3黑麥芽的制作61.2.4麥芽的粉碎71.2.5糖化方法71.2.6麥汁的過濾101.2.7麥汁的煮沸和酒花添加111.2.8麥汁的沉淀與冷卻141.2.9麥汁的充氧161.3發(fā)酵171.3.1酵母的選擇171.3.2發(fā)酵方法的選擇181.4啤酒的過濾與別離191.5啤酒的包裝和滅菌191.5.1啤酒的包裝191.5.2啤酒的滅菌201.6黑色啤酒的穩(wěn)定性201.6.1黑色啤酒的生物穩(wěn)定性201.6.2黑色啤酒的非生物穩(wěn)定性201.6.3提高黑色啤酒非生物穩(wěn)定性的方法201.7酒工廠廢水和副產(chǎn)物的利用231.7.1廢水的處理231.7.2麥槽的利用231.7.3二氧化碳的回收231.7.4酵母的回收與利用231.8全廠工藝流程23第二章糖化車間工藝計(jì)算252.1工藝技術(shù)指標(biāo)及根底數(shù)據(jù)252.2糖化物料計(jì)算25利用100kg原料生產(chǎn)黑色14°P黑色啤酒的物料衡算25生產(chǎn)100L14°P黑色啤酒的物料衡算26年產(chǎn)8萬噸14°P黑色啤酒糖化車間物料衡算282.3糖化車間熱量衡算302.3.1糖化用水耗熱量302.3.2麥醪煮沸過程耗熱量302.3.3洗槽水耗熱量31麥汁煮沸過程耗熱量32糖化一次總耗熱量322.3.6糖化一次耗用蒸汽量322.3.7糖化過程每小時(shí)最大蒸汽耗量32全年蒸汽消耗量33每噸啤酒成品耗蒸汽〔對(duì)糖化〕33每晝夜耗蒸汽量〔生產(chǎn)旺季算〕33糖化車間熱量衡算表332.4糖化車間工藝耗水量計(jì)算〔含冷卻水〕332.4.1糖化用水332.4.2洗糟水用量332.4.3糖化室洗刷用水332.4.4麥汁冷卻器冷卻用水342.4.5澄清槽洗刷用水342.4.6麥芽汁冷卻器清洗用水342.4.7CIP裝置洗滌用水342.4.8CIP系統(tǒng)配洗液用水342.4.9過冷卻器洗滌用水342.4.10硅藻土過濾機(jī)洗刷用水342.4.11清酒罐洗刷用水352.4.12洗瓶機(jī)用水352.4.13裝酒機(jī)洗刷用水352.4.14殺菌機(jī)用水352.4.15包裝車間地面洗刷用水352.4.16發(fā)酵罐洗刷用水352.4.17其他用水352.5糖化車間耗冷量計(jì)算352.5.1發(fā)酵工藝流程352.5.2工藝技術(shù)指標(biāo)及根底數(shù)據(jù)352.5.3工藝耗冷量362.5.4非工藝耗冷量382.5.5年耗冷量計(jì)算392.5.6啤酒發(fā)酵車間耗冷量衡算表40第三章主體設(shè)備計(jì)算及選型413.1糖化鍋413.2麥汁過濾設(shè)備423.3麥汁煮沸設(shè)備423.4麥汁澄清設(shè)備433.5麥芽粉碎設(shè)備433.6麥芽暫貯箱433.7麥芽粉貯箱443.8麥汁暫貯罐443.9麥汁冷卻器453.10管道管徑及主要泵的選型45管道選型453.10.2主要泵的選型463.11糖化車間主體設(shè)備尺寸表463.12清洗設(shè)備46第四章糖化車間布置設(shè)計(jì)48設(shè)計(jì)總結(jié)49參考文獻(xiàn)50致謝51前言1．黑色啤酒概述啤酒是全世界分布最廣，也是歷史最悠久的酒精性飲料，它的酒精度低、營養(yǎng)豐富、有益于人的健康，因而有“液體面包〞之美稱，受到眾人的喜愛。黑啤酒,又叫濃色啤酒,酒液一般為咖啡色或黑褐色,原麥芽汁濃度12至20度,酒精含量在3.5%以上,其酒液突出麥芽香味和麥芽焦香味,口味比擬醇厚,略帶甜味,酒花的苦味不明顯。該酒主要選用焦麥芽,黑麥芽為原料,酒花的用量較少,采用長時(shí)間的濃糖化工藝而釀成。黑啤酒的營養(yǎng)成份相當(dāng)豐富，除含有一定量的低分子糖和氨基酸外，還含有維生素C，維生素H，維生素G等。其氨基酸含量比其它啤酒要高3至4倍，而且發(fā)熱量很高。每100毫升黑啤酒的發(fā)熱量大約100千卡。因此，人們稱它是飲料佳晶，享有“黑牛奶〞的美譽(yù)。起源于德國，以慕尼黑啤酒最為著名。黑啤酒目前在國內(nèi)還比擬少見，但是其越來越受到人們的重視，不僅是因?yàn)槲黠L(fēng)東漸使得黑啤酒成為一種新潮的時(shí)尚，并且黑啤酒還是具有豐富營養(yǎng)成份的啤酒。2.設(shè)計(jì)選題的目的與意義中國啤酒的消費(fèi)仍有很大的提升空間，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷開展，廣闊消費(fèi)者對(duì)啤酒種類風(fēng)味和質(zhì)量的要求相應(yīng)也越來越高，啤酒市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)也越來越劇烈了，新的產(chǎn)品也是層出不窮。因而，我個(gè)人覺得：把啤酒生產(chǎn)方面的技術(shù)科學(xué)地總結(jié)和分析，這是非常有必要的，進(jìn)而推動(dòng)啤酒產(chǎn)品多樣化開展。隨著人們，飲食消費(fèi)結(jié)構(gòu)的不斷調(diào)整，生活水平的不斷提高，啤酒已進(jìn)入了萬戶千家。然而調(diào)查顯示我國人均的啤酒消費(fèi)卻還沒有到達(dá)世界平均水平。所以只有建設(shè)新的、大型的啤酒廠，增加產(chǎn)量，才能滿足人們?nèi)找嬖鲩L的物質(zhì)生活需求。因此，對(duì)于啤酒廠的設(shè)計(jì)是有意義的，是很有必要的。中國雖是啤酒第二大生產(chǎn)國，但生產(chǎn)的啤酒種類還很少，國際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力還缺乏。所以對(duì)黑色啤酒、全麥芽啤酒、特種啤酒以及其他種類啤酒生產(chǎn)工藝的研究探討，應(yīng)當(dāng)成為我國今后啤酒產(chǎn)業(yè)開展的一個(gè)重要課題和重要方向。第一章黑色啤酒生產(chǎn)工藝論證與選擇1.1糖化原料的論證和選擇根據(jù)任務(wù)書所給產(chǎn)品規(guī)格和自己的相關(guān)設(shè)計(jì)，本次黑色啤酒采用全麥芽發(fā)酵，全麥芽啤酒糖化工藝所需的原料主要是大麥、酒花、水。大麥大麥?zhǔn)轻勚破【频闹饕?，是先將其制成麥芽，再用于釀酒。大麥在人工控制的外界條件下進(jìn)行發(fā)芽和枯燥的過程，即為麥芽制造，簡(jiǎn)稱“制麥〞。發(fā)芽后的新鮮麥芽稱綠麥芽。綠麥芽經(jīng)枯燥后稱干麥芽。1.啤酒釀造選用大麥的原因(1)產(chǎn)量大且是非食用主糧，位于小麥、水稻、玉米之后，居第四位。(2)酶類全面各種營養(yǎng)成分溶解性好，發(fā)芽條件易于控制，適合釀造啤酒。(3)具有獨(dú)特的風(fēng)味。(4)大麥?zhǔn)瞧【粕a(chǎn)中最重要的原料，他發(fā)芽不僅含有較高的淀粉，同時(shí)也為糖化生產(chǎn)提供了各種豐富的酶系和含氮物質(zhì)。2.大麥的分類大麥分為二棱、多棱〔四棱、六棱〕大麥，二棱由于淀粉含量高，蛋白質(zhì)含量低，有利于制麥汁和提高啤酒的穩(wěn)定性，因此，成為啤酒釀造專用大麥。3.大麥的主要化學(xué)成分啤酒釀造用大麥喊浸出物72%—80%，其中56%—65%是淀粉。在糖化過程中被α-淀粉酶和β-淀粉酶水解為麥芽糖等。麥芽糖是啤酒酵母發(fā)酵主要可利用的碳源。4.本設(shè)計(jì)對(duì)大麥的選用由于二棱由于淀粉含量高，蛋白質(zhì)含量低，有利于制麥汁和提高啤酒的穩(wěn)定性，本設(shè)計(jì)選用二棱大麥作為全麥芽啤酒的釀造原料。二棱大麥應(yīng)符合表1-1的規(guī)定：表1-1二棱大麥理化要求工程二棱大麥優(yōu)級(jí)一級(jí)二級(jí)夾雜物1.01.52.0破損率0.51.01.5水分12.013.0干粒重/kg38.035.032.0三天發(fā)芽率/%959285五天發(fā)芽率/%979590蛋白質(zhì)〔以干基計(jì)〕10.0—12.59.0—13.5飽滿粒〔腹徑〕2.5mm/%85.080.070.0瘦小?！哺箯健?.0mm/%4.05.06.0釀造用水水是啤酒生產(chǎn)的重要原料，釀造用水杯稱為“啤酒的血液〞。1.啤酒生產(chǎn)用水的范圍釀造用水：直接進(jìn)入啤酒產(chǎn)品中，如糖化用水，啤酒稀釋用水等。鍋爐用水：鍋爐產(chǎn)生蒸汽用水。洗滌用水：設(shè)備洗滌冷卻用水：降溫用水2.釀造用水的要求(1)首先需要符合國家飲用水標(biāo)準(zhǔn)。(2)還要符合釀造水要求，如硬度、堿度等。3.水中無機(jī)離子對(duì)啤酒釀造的影響(1)水中碳酸鹽和重碳酸鹽有降酸作用。(2)水中鈣、鎂離子有增酸作用。(3)Na+、K+的影響：啤酒中的鉀、鈉主要來自于原料、其次才是來源于釀造水。(4)Pb2+、Sn2+、Cr6+、Zn2+等的影響：重金屬離子是酵母的毒物，會(huì)使酶失活，并使啤酒渾濁。(5)NH4+的影響：水中NH4+＞0.5mg/L，認(rèn)為是污染水。(6)SO42-的影響：過多會(huì)引起啤酒干苦和不愉快的味道，使啤酒的揮發(fā)性硫化物含量增加。(7)Cl-的影響：對(duì)啤酒的澄清和膠體穩(wěn)定性有重要作用，能賦予啤酒飽滿的酒體和爽口、柔和的風(fēng)味。(8)NO2-、NO3-的影響：NO2-是公認(rèn)的強(qiáng)烈致癌物質(zhì)，也是酵母的強(qiáng)烈毒素，會(huì)改變酵母的遺傳和發(fā)酵性狀，甚至抑制發(fā)酵。(9)F-的影響：含量太高會(huì)引起牙色斑病和不愉快的氣味。(10)SO32-、SO2的影響：含量高的硅酸是釀造水的有害物質(zhì)。(11)余氯的影響：是強(qiáng)烈氧化劑，會(huì)破壞酶的活性，抑制酵母，并和麥芽中的酚類結(jié)合，形成強(qiáng)烈的氯酚臭。啤酒釀造水中絕對(duì)防止有余氯的存在。4.水處理(1)水處理的原因從天然水源得到的水都含有大量的雜質(zhì)，需要經(jīng)過處理才能用于生產(chǎn)。(2)啤酒釀造水的改進(jìn)和處理方法①加石膏改進(jìn)國內(nèi)啤酒廠在投料水中普遍采用加石膏改進(jìn)。②加酸改進(jìn)。③離子交換法處理水。④離子交換膜電滲析法處理。(3〕釀造水的質(zhì)量指標(biāo)色：無色透明度：透明味：無味溶解鹽：150—200mg/lph:6.0—6.3總堿度：10—50mmol/l碳酸鹽硬度：0—2總硬度：2—7非碳酸鹽硬度：2—5細(xì)菌數(shù)：小于或等于100個(gè)/ml大腸桿菌數(shù)：小于或等于3個(gè)/L5.水源和水源選擇淺層地下水深沉地下水城市自來水湖泊水、水庫水河流水無論哪一種水源，得到的都是含各種雜質(zhì)的天然水。我國工業(yè)界目前主要采用淺層或深層地下水為生產(chǎn)水源，本設(shè)計(jì)采用淺層地下水作為生產(chǎn)水源。酒花1.酒花在啤酒釀造中的作用酒花是啤酒生產(chǎn)過程中的主要原料，酒花賦予啤酒香氣。賦予啤酒爽快的苦味。啤酒花中的苦味物質(zhì)使啤酒具有防腐能力。形成啤酒優(yōu)良的泡沫。有利于麥汁的澄清。2.酒花的成分啤酒花的成分的有200多種，對(duì)啤酒釀造有特殊意義的化學(xué)成分包括酒花精油、苦味物質(zhì)和多酚。酒花精油：酒花精油含于酒花腺體中，經(jīng)蒸餾后呈黃綠色油狀液體，是啤酒重要的香氣來源。主要成分是萜烯類化合物?？辔段镔|(zhì)：包括α酸、β酸以及其一系列氧化物、聚合產(chǎn)物。多酚物質(zhì)：多酚是一種多種物質(zhì)的總稱，對(duì)啤酒釀造影響較大的有：①花色素原：是啤酒的非生物渾濁物質(zhì)，也是啤酒的主要色澤物質(zhì)。②水解性單寧化合物：?jiǎn)螌幰子诘鞍踪|(zhì)結(jié)合形成沉淀，在麥汁過程中可除去多余的蛋白質(zhì)。3.酒花的品種優(yōu)質(zhì)香型酒花香型酒花沒有明顯特征的酒花苦型酒花4.酒花制品酒花粉：使用前把壓榨酒花粉碎成1mm以下的酒花粉。顆粒酒花：把酒花粉壓制成直徑2—8mm、長15mm的短棒狀。啤酒廠主要使用這種酒花。酒花浸膏：用有機(jī)溶劑或二氧化碳萃取酒花中的有效成分。世界酒花產(chǎn)量的25%—30%加工成浸膏。5.本設(shè)計(jì)對(duì)酒花的選用本設(shè)計(jì)選用顆粒酒花。顆粒酒花是將酒花粉壓制成直徑2—8毫米，長約15毫米的柱狀，從而減小酒花的體積，增大方案的密度，這樣使酒花的外表積降低，提高了酒花的利用率，便于防止氧化，易于運(yùn)輸和貯藏1.2糖化生產(chǎn)工藝的選擇和論證本次設(shè)計(jì)是黑色啤酒，原料全部采用麥芽，即不添加任何輔料。這樣生產(chǎn)出來的啤酒麥芽味濃厚，口感厚重，符合黑色啤酒的口感要求。全麥芽啤酒營養(yǎng)比普通啤酒的營養(yǎng)更為豐富些，氨基酸含量也是普通啤酒的2.8倍，維生素B1、B2、B6含量是普通啤酒的1.7倍，而碳水化合物僅為普通啤酒的0.76倍，因此可以放心大膽的痛飲，而沒有發(fā)胖的顧慮。符合現(xiàn)代人的健康需求。且在目前人們的意思中，對(duì)于純度越高的產(chǎn)品越有好感，采用全麥芽可以很好的抓住消費(fèi)者的消費(fèi)心理，即使價(jià)格稍高，但是消費(fèi)黑色啤酒的人群都屬于收入較高的人群，他們更愿意買到好的體驗(yàn)。且全麥芽發(fā)酵符合外國人的口味，可以翻開外國人的市場(chǎng)，如今的中國，有越來越多的外國人來工作來創(chuàng)業(yè)，他們也是一個(gè)巨大的消費(fèi)市場(chǎng)。全麥芽發(fā)酵也有其他問題，對(duì)于其穩(wěn)定性，特別是非生物穩(wěn)定性有較高的要求，這一點(diǎn)在本設(shè)計(jì)后面均有論證。麥芽制造過程(1)麥貯存：剛收獲的大麥有休眠期，發(fā)芽力低，要進(jìn)行貯存后熟(2)大麥精選：按麥粒大小篩分成一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)。(3)浸麥：在浸麥槽中用水浸泡2～3日，同時(shí)進(jìn)行洗凈，除去浮麥，使大麥的水分〔浸麥度〕到達(dá)42～48％。(4)發(fā)芽：浸水后的大麥在控溫通風(fēng)條件下進(jìn)行發(fā)芽，形成各種酶，使麥粒內(nèi)容物質(zhì)進(jìn)行溶解。發(fā)芽適宜溫度為13～18℃，發(fā)芽周期為4～6日,根芽的伸長為粒長的1～1.5倍。長成的濕麥芽稱綠麥芽。(5)焙燥：目的是降低水分，終止綠麥芽的生長和酶的分解作用，以便長期貯存;使麥芽形成賦予啤酒色、香、味的物質(zhì);易于除去根芽，焙燥后的麥芽水分為3～5％。(6)貯存：焙燥后的麥芽，在除去麥根，精選，冷卻之后放入混凝土或金屬貯倉中貯存。焦麥芽的制作將回潮成品淡色麥芽水浸8-10h，撈出瀝干，然后裝入轉(zhuǎn)筒炒爐，慢慢升溫至50℃-55℃保持60min，使蛋白質(zhì)分解，再升溫至65℃-70℃保持60min，然后在30min內(nèi)升溫至170℃-200℃15-20min，使之產(chǎn)生類似黑精物質(zhì)，再用文火炒20-30min，直至麥芽外觀完全符合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。黑麥芽的制作將干麥芽加水浸漬6-8h，瀝干后，參加炒爐，緩慢升溫至48℃-52℃維持30-40min，進(jìn)行蛋白質(zhì)分解。然后升溫到60℃-68℃，進(jìn)行20-30min的糖化，再在30min內(nèi)加熱到160℃-180℃。隨后加熱至200℃-210℃保持30min。當(dāng)聞到濃郁的焦香味時(shí)，再加熱麥芽至220℃-230℃保持10-20min，即可出爐攤冷。1.2.4麥芽的粉碎麥芽的粉碎是為了使整粒谷物經(jīng)過粉碎后，一較大的比外表積，使物料中儲(chǔ)藏的物質(zhì)增加和水、酶的接觸面積，加速酶促反響及物料的溶解。在啤酒生產(chǎn)中，不單要考慮物料粉碎操作的經(jīng)濟(jì)性，更應(yīng)考慮啤酒釀造特殊要求：(1)麥芽皮殼假設(shè)粉碎過細(xì)，會(huì)增加皮殼有害物質(zhì)的溶解，影響啤酒風(fēng)味。(2)皮殼和原料物質(zhì)中不溶性物質(zhì)粉碎過細(xì)，會(huì)增加過濾阻力，影響過濾操作。(3)淀粉等儲(chǔ)藏物質(zhì)的粉碎細(xì)度，不但影響酶促反響速率，也影響到反響深度即影響到麥汁組成。粉碎雖然屬簡(jiǎn)單的物理操作，但在啤酒釀造過程中特別重視麥芽粉碎度的控制，麥芽的粉碎方法也不斷地得到改造。長期以來，麥芽的粉碎采用干法粉碎，直至60年代起相繼出現(xiàn)了濕法粉碎、回潮干法粉碎以及連續(xù)調(diào)濕粉碎。本設(shè)計(jì)中淡色麥芽濕法粉碎，要求谷皮破而不碎；焦麥芽和黑麥芽粉碎時(shí)，需適度噴水，要求粉碎的粗細(xì)均勻。糖化方法1.糖化方法的種類 三次煮出糖化法煮出糖化二次煮出糖化法 一次煮出糖化法 升溫浸出糖化法糖化方法 浸出糖化法 降溫浸出糖化法復(fù)式一次煮出糖化法復(fù)式煮浸糖化法其它方法 谷皮別離糖化法外加酶制劑糖化法其他特殊糖化法圖1-1糖化方法的種類糖化方法是指麥芽和非發(fā)芽谷物原料中不溶性固形物轉(zhuǎn)化成可溶性的、并有一定組成比例的浸出物，所采用的工藝方法和工藝條件：包括配料濃度、各物質(zhì)分解溫度、pH、熱煮出的利用等，還包括酶制劑、添加劑的選擇使用等。煮出糖化法是指麥芽醪利用酶的生化作用和熱力的物理作用，使其有效成分分解和溶解，通過局部麥芽醪的熱煮沸、并醪，使醪液逐步梯級(jí)升溫至糖化完畢。局部麥芽醪被煮沸幾次即為幾次煮出法。浸出糖化法是指麥芽醪只利用酶的生化作用，用不斷加熱或冷卻調(diào)節(jié)醪液的溫度，使之糖化完成。麥芽醪未經(jīng)煮沸。其他糖化方法都由以上兩種方法演變而來，以上兩種方法用于最初的純麥芽糖化，當(dāng)采用不發(fā)芽谷物做輔料，在進(jìn)行糖化時(shí)必須先對(duì)輔料進(jìn)行預(yù)處理，即糊化和液化。這就是復(fù)式糖化法。在各種糖化方法中物料的主要變化是依據(jù)麥芽中各類水解酶的催化，糖化控制就是創(chuàng)造適合酶作用的最正確條件，各種糖化方法中有幾段控制原理是相似的。(1)酸休止利用麥芽中磷酸酯酶對(duì)麥芽中菲汀的水解，產(chǎn)生酸性磷酸鹽，有時(shí)還利用乳酸菌繁殖產(chǎn)乳酸，此工藝條件是：溫度為35～37OC，pH5.2～5.4，時(shí)間為30～90分鐘。(2)蛋白質(zhì)休止利用麥芽中羧基肽酶分解多肽形成氨基酸和利用內(nèi)切肽酶分解蛋白質(zhì)生成多肽和氨基酸。蛋白質(zhì)休止最適pH為5.2～5.3，最適溫度：形成α-氨基氮為45～50OC，形成可溶性多肽為50～55OC，作用時(shí)間為10～120分鐘。(3)糖化分解：淀粉水解成可溶性糊精和可發(fā)酵性糖，對(duì)麥芽中β-淀粉酶催化形成可發(fā)酵性糖，最適溫度為60～65OC〔62.5℃〕。α-淀粉酶最適活性溫度為70℃。這兩種酶共同作用，最適ｐH為5.5～5.6，作用時(shí)間為30～120分鐘。(4)糖化終止：當(dāng)糖化完成時(shí)，必須使醪液中的酶類〔α-淀粉酶除外〕失活，此溫度為70～80OC(5)100OC煮出：局部糖化醪液加熱至100OC，主要利用熱力作用，促進(jìn)物料的水解，特別是使生淀粉徹底糊化、液化，提高浸出物收率。(6)酶制劑和添加劑的使用：α-淀粉酶、β-淀粉酶、糖化酶、R-酶、蛋白酶、葡聚糖酶等酶制劑，乳酸、磷酸、石膏等ｐH調(diào)整物質(zhì)，H2O2等多酚消除劑等這些添加劑應(yīng)在衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)下，根據(jù)工藝需要，適時(shí)、適量地使用。本設(shè)計(jì)選用一次浸出糖化法，理由是：〔1〕全麥芽黑色啤酒的糖化不需要進(jìn)行輔料的糊化和輔料的煮沸兩個(gè)過程，不需要外加酶制劑；〔2〕設(shè)計(jì)選用連續(xù)浸濕粉碎法，麥芽的粉碎度較高，不需要屢次煮沸；〔3〕設(shè)計(jì)選用優(yōu)質(zhì)二棱麥芽，溶解較好；〔4〕節(jié)省了工藝步驟。2.糖化目的及控制方法糖化是將麥芽和輔料中高分子物質(zhì)機(jī)器分解產(chǎn)物〔淀粉、蛋白質(zhì)、植酸鹽、半纖維素等機(jī)器分解中間產(chǎn)物〕通過麥芽中各種水解酶的作用，以及水和熱能作用，使之分解并溶解于水，此過程稱作“糖化〞。溶解的各種干物質(zhì)稱作“浸出物〞(extract)，而構(gòu)成的澄清溶液稱作“麥芽汁〞或“麥汁〞(Wort)。麥汁中浸出物的含量和原料中干物質(zhì)之比(質(zhì)量比)稱“無水浸出率〞。麥汁的組成、顏色將直接影響到啤酒的品種和質(zhì)量；糖化工藝和原料；水、電、汽以及熱量的消耗，與生產(chǎn)本錢密切相關(guān)。因此糖化過程是啤酒生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)。糖化過程是原料的分解和萃取的過程，它主要是依靠麥芽中各種水解酶的酶促分解，而水和熱力的作用是協(xié)助酶促分解和萃取過程。糖化中的工藝控制，主要通過以下環(huán)節(jié)來進(jìn)行：(1)麥芽的質(zhì)量、輔料的種類及其配料比；(2)麥芽及非發(fā)芽谷物的粉碎度；(3)控制麥芽中各水解酶的作用條件，如溫度、pH、底物濃度(加水比)、作用時(shí)間；(4)加熱的溫度和時(shí)間；(5)需通過外加酶制劑、酸、無機(jī)鹽進(jìn)行調(diào)節(jié)。3.糖化時(shí)的主要物質(zhì)變化原料麥芽的冷水浸出物，僅占17％左右，非發(fā)芽谷物更少。經(jīng)過糖化過程的酶促分解和熱力的作用，麥芽的浸出率提高到75％～80％，糖化過程中原料的分解深度即分解產(chǎn)物的根本要求是：淀粉被最大限度的分解成可溶性無色糊精和麥芽糖等可發(fā)酵性糖類，二者之間有一定的比例。淀粉的分解產(chǎn)物是構(gòu)成麥汁的主要成分(占90％以上)。麥汁中以麥芽糖為主的可發(fā)酵糖類供酵母發(fā)酵產(chǎn)生酒精及副產(chǎn)物，低聚糊精是構(gòu)成啤酒剩余浸出物的主體，它給啤酒帶來粘度和口味的濃醇性。啤酒原料的利用率主要取決于淀粉的利用率，優(yōu)良的糖化工藝可使淀粉分解以后99％進(jìn)入麥汁。麥芽中高分子物質(zhì)和肽類，在糖化時(shí)得到進(jìn)一步分解，但分解程度及比例遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于發(fā)芽過程。大多數(shù)輔料(大米)的蛋白質(zhì)幾乎很少變化，糖化后麥汁可溶性蛋白質(zhì)，肽類和氨基酸三類的絕對(duì)量及相比照例應(yīng)符合釀造啤酒的平中特性的要求。〔1〕淀粉的糖化在啤酒釀造中糖化過程是指輔料的糊化醪淀粉受到麥芽中淀粉酶的分解形成低聚糊精和一麥芽糖為主的可發(fā)酵性糖的過程。(C6H10O5)na-淀粉酶n/x(C6H10O5)x(C6H10O5)x+x/2H2Oa，b淀粉酶x/2C12H22O11〔2〕糖化過程中蛋白質(zhì)的水解大麥在發(fā)芽階段，不少于55%的大麥含氮物質(zhì)得到水解后形成氨基酸，但同時(shí)在大麥胚芽中又重新合成新的不溶性蛋白質(zhì)(占其中的25%～35%)。啤酒麥汁中氨基酸的70%以上直接來自麥芽，而只有10%～30%的氨基酸是由糖化過程產(chǎn)生的.由大麥制麥芽，總可溶性氮約增加一倍，而麥芽在糖化過程總可溶性氮僅能增加20%～30%。由此可見，麥芽的蛋白質(zhì)水解情況對(duì)麥汁組分具有決定性意義，而麥芽的糖化過程是可以起到調(diào)整麥汁組分的作用。4.糖化過程的其他變化葡聚糖的分解：糖化過程中需促進(jìn)β-葡聚糖的分解?！?〕麥芽谷皮成分溶解?！?〕麥芽谷皮中含有谷皮酸，多酚類物質(zhì)，他們的溶解會(huì)使麥汁色澤加深，并使啤酒具有不愉快的苦味，降低啤酒的非生物穩(wěn)定性。1.2.6麥汁的過濾1.麥汁過濾的目的啤酒生產(chǎn)過程中，麥汁過濾時(shí)制備麥汁的一個(gè)重要工序。所謂麥汁過濾，就是把糖化醪中的水溶性物質(zhì)與非水溶性物質(zhì)進(jìn)行別離的過程。在這個(gè)過程中，要在不影響麥汁質(zhì)量的前提下，盡最大可能獲得浸出物，盡量縮短麥汁過濾時(shí)間。2.麥汁過濾的根本要求及技術(shù)指標(biāo)麥汁過濾的根本要求是迅速、徹底地別離糖化醪液中的可溶性浸出物，盡量減少影響啤酒風(fēng)味的麥皮多酚、色素、苦味質(zhì)以及麥芽中的高分子蛋白質(zhì)、脂肪、脂肪酸和β-葡聚糖等物質(zhì)進(jìn)入麥汁，從而保證麥汁良好的口味和較高的澄清度[3]。技術(shù)指標(biāo)應(yīng)保證過濾的麥汁到達(dá)生產(chǎn)所需要的質(zhì)量要求，盡可能多地獲得澄清麥汁，提高生產(chǎn)率，減少對(duì)環(huán)境的污染。3.麥汁過濾方法及影響因素麥汁的過濾方法大致分為三種：過濾槽法，快速滲出槽法和壓濾機(jī)法，壓濾機(jī)法又分為：傳統(tǒng)壓濾機(jī)法，袋式壓濾機(jī)法、膜式壓濾機(jī)和廂式壓濾機(jī)法。過濾槽法：過濾槽過濾麥汁是當(dāng)今世界上最普遍的一種方法，我國目前絕大多數(shù)啤酒廠都在使用這種方法。傳統(tǒng)過濾槽設(shè)備自動(dòng)化程序低、過濾速度慢，每天約5—6次。醪液從頂部進(jìn)入，麥汁質(zhì)量不穩(wěn)定，出槽速度慢，有的仍需工人冒著高溫進(jìn)入過濾槽進(jìn)行清掃，久而久之將篩板踩得上下不平。而如今的過濾槽技術(shù)得到巨大開展，有自動(dòng)化程度高，過濾速度快，操作簡(jiǎn)單，勞動(dòng)強(qiáng)度低，設(shè)備精簡(jiǎn)，占地面積少，投資少，維護(hù)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)?？焖贊B出槽法：由此法過濾出的麥汁渾濁度很難控制，因此在國內(nèi)很少采用。傳統(tǒng)壓濾機(jī)發(fā)：使用高壓擠出造成麥汁渾濁，洗槽水不均勻，濾布難以清洗，維修費(fèi)用高，操作繁瑣，勞動(dòng)強(qiáng)度大。因而被淘汰，幾乎沒有廠家使用。袋式壓濾機(jī)法：由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜在國內(nèi)也很少采用。模式壓濾機(jī)法和廂式壓濾機(jī)法：是90年代興起的采用聚丙烯濾板、低壓過濾的新型麥汁壓濾機(jī)，具有高效率、高收得率和全自動(dòng)化的特點(diǎn)。4.本設(shè)計(jì)對(duì)麥汁過濾方法的選擇綜上所述，過濾槽法和膜式、廂式壓濾機(jī)法各有優(yōu)缺點(diǎn)，但本著節(jié)約設(shè)備本錢從而提高利潤的理念，本設(shè)計(jì)選用過濾槽法。方法雖然古老，但今天槽的結(jié)構(gòu)非常多變，合理的選用能提高過濾速度。如今的過濾槽技術(shù)得到巨大開展，有自動(dòng)化程度高，過濾速度快，操作簡(jiǎn)單，勞動(dòng)強(qiáng)度低，設(shè)備精簡(jiǎn)，占地面積少，投資少，維護(hù)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。本設(shè)計(jì)選用優(yōu)質(zhì)二棱大麥，采用連續(xù)浸濕粉碎方法粉碎，能夠滿足過濾槽法對(duì)麥芽粉碎度要求嚴(yán)格的要求。麥汁的煮沸和酒花添加1.麥汁煮沸的目的：(1)蒸發(fā)水分、濃縮麥汁過濾得到的頭號(hào)麥汁和洗糟麥汁混合后，形成的混合麥汁，其濃度低于定型麥汁濃度〔約1.0～1.5°P〕，通過煮沸、蒸發(fā)濃縮，方可到達(dá)規(guī)定濃度。(2)滅酶和殺菌過濾后麥汁中殘留有少量酶類，為保證釀造過程中麥汁組分(主要是糊精)的一致性，需通過加熱使酶鈍化。同時(shí)殺菌，以保證發(fā)酵的平安性。(3)蛋白質(zhì)變性和絮凝煮沸時(shí)利用蛋白質(zhì)熱變性與單寧結(jié)合等反響使麥汁中高分子蛋白質(zhì)變性和絮凝以便除去，可以提高啤酒的非生物穩(wěn)定性。(4)酒花有效組分的浸出，賦予啤酒獨(dú)特的苦味和香味，同時(shí)提高啤酒的非生物和生物穩(wěn)定性。(5)排除麥汁異雜臭氣。2麥汁煮沸的方法和設(shè)備:如今許多現(xiàn)代化的煮沸鍋均采用內(nèi)加熱器即內(nèi)加熱式煮沸鍋。它的特點(diǎn)是：麥汁穿過垂直安裝在煮沸鍋內(nèi)的列管式加熱器中的列管而被加熱向上沸騰。蒸汽被冷凝。在加熱器的上方安裝有傘形分布罩，借此使上升的麥汁反射向四周，同時(shí)可防止泡沫的形成。麥汁在煮沸鍋中循環(huán)良好。

內(nèi)加熱式煮沸的優(yōu)點(diǎn)是：(1)投資少，無需維護(hù)，沒有磨損；

(2)無需更多的電耗；

(3)沒有熱輻射損失；

(4)煮沸溫度和蒸發(fā)率可調(diào)整；

(5)在麥汁煮沸時(shí)不產(chǎn)生泡沫，也沒有帶入空氣；

(6)可使用低壓飽和蒸汽〔0.1MPa〕；

(7)內(nèi)加熱器管束中的流速低；

(8)煮沸鍋既不要外加熱器，也不要攪拌器。內(nèi)加熱式煮沸的缺點(diǎn)：(1)內(nèi)加熱器的清洗較困難；

(2)當(dāng)蒸汽溫度過高時(shí)，會(huì)出現(xiàn)麥汁局部過熱，因?yàn)樵诠苁宣溨魉佥^?。?/p>

(3)麥汁局部過熱會(huì)導(dǎo)致麥汁色澤加深、口味變差。外加熱式煮沸鍋的特點(diǎn)是外加熱器獨(dú)立安裝在鍋體外，從煮沸鍋底部流出的麥汁借助于泵，通過外加熱器進(jìn)行每小時(shí)7~12次的循環(huán)加熱。麥汁被轉(zhuǎn)到外加熱器中加熱，麥汁從外加熱器的下部進(jìn)入，加熱煮沸后，由上部排出并進(jìn)入麥汁煮沸鍋。在外加熱器里很容易產(chǎn)生過壓，因此，在外加熱器里麥汁煮沸溫度可達(dá)108~112℃。在煮沸鍋麥汁入口處，由于壓力降低的緣故，帶來強(qiáng)烈的水分蒸發(fā)，因此可縮短麥汁煮沸時(shí)間，而不影響煮沸效果。外加熱式煮沸的優(yōu)點(diǎn)是：(1)煮沸時(shí)間可縮短20%~30%，可節(jié)約能源。因?yàn)辂溨谕饧訜崞鲀?nèi)過壓煮沸，所以有酒花苦味物質(zhì)收得率高，可凝固性氮析出徹底；

(2)循環(huán)次數(shù)可調(diào)節(jié)；

(3)只需壓力很低的飽和蒸汽〔0.3MPa〕；

(4)煮沸強(qiáng)度和煮沸溫度可調(diào)節(jié)；

(5)借助卸壓效應(yīng)，可使更多的對(duì)香味不利的揮發(fā)性物質(zhì)被蒸發(fā)掉。外加熱式的缺點(diǎn)是：(1)由于需要泵循環(huán)，因而耗電量增加；

(2)外加熱器產(chǎn)生的大量輻射熱損失；

(3)增加額外投資費(fèi)用；

(4)外加熱器中高速產(chǎn)生很大的剪切力。目前較多采用內(nèi)加熱煮沸鍋進(jìn)行低壓麥汁煮沸工藝，低壓內(nèi)加熱煮沸鍋應(yīng)考慮鍋屬于壓力容器。所以在乏汽排汽管必須安裝平安閥，真空閥，排汽閥，乏汽排汽管閘板，并且鍋壁厚度，焊接質(zhì)量也要滿足壓力容器的標(biāo)準(zhǔn)要求。低壓內(nèi)加熱煮沸鍋由于是密封式的帶壓煮沸，所以要采用密封式的人孔，酒花自動(dòng)添加系統(tǒng)。目前低壓麥汁煮沸的溫度較多采用102—104℃，鍋內(nèi)壓力為0.108—0.121MPa。低壓麥汁煮沸工藝相對(duì)于傳統(tǒng)的麥汁煮沸工藝來說總煮沸時(shí)間縮短至60—70分鐘，使煮沸鍋的占用時(shí)間下降，適合日糖化鍋次的麥汁生產(chǎn)，蒸發(fā)率約為6%，大大降低煮沸時(shí)的蒸汽消耗，同時(shí)二次蒸汽的溫度高，便于二次蒸汽的回收利用，產(chǎn)生96℃熱水，用于麥汁的預(yù)熱。3.本設(shè)計(jì)對(duì)麥汁煮沸方法和設(shè)備的選擇通過以上對(duì)三種麥汁煮沸方法的比擬，可以看出，外加熱式煮沸相對(duì)于內(nèi)加熱煮沸來說，可以縮短麥汁的煮沸時(shí)間，而不影響煮沸效果，并且內(nèi)加熱式煮沸鍋清洗非常麻煩，低壓煮沸雖然也可以大大減少煮沸時(shí)間，但設(shè)備構(gòu)造繁瑣，操作麻煩，本錢也較高，綜合考慮，本設(shè)計(jì)選用外加熱式煮沸法，相應(yīng)選用外加熱式煮沸鍋。4.麥汁煮沸過程中酒花的添加(1)酒花的添加量啤酒花的添加量應(yīng)該根據(jù)酒花中的α-酸的含量、消費(fèi)者的喜好習(xí)慣、啤酒發(fā)酵方式以及啤酒的種類等來決定。一般淡色啤酒以酒花香味和苦味為主，添加量大些；濃色啤酒以麥芽為主，添加量小些。酒花質(zhì)量好比酒花質(zhì)量差可添加少些。國內(nèi)通常用每噸啤酒添加的酒花量表示，或以酒花與啤酒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示。國際上酒花的添加量通常為啤酒質(zhì)量的0.1%—0.2%。全麥芽啤酒風(fēng)味一般以麥芽香味為主，酒花添加量可少些，本設(shè)計(jì)酒花的添加量為0.1%。(2)酒花添加方法酒花添加沒有統(tǒng)一的方法，啤酒工廠都是根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)和產(chǎn)品特色制定相應(yīng)的添加方法，一般分為：一次添加法、二次添加法和三次添加法。目前業(yè)界常用二次添加和三次添加法。二次添加法：通常第一次添加在煮沸開始后的10—15分鐘添加，在煮沸結(jié)束前10—30分鐘添加剩余酒花。三次添加法：此法在煮沸時(shí)間為90min時(shí)廣泛使用。由于本設(shè)計(jì)麥汁煮沸時(shí)間為90min，故本設(shè)計(jì)酒花分三次參加：第一次：煮沸5——15分鐘后，添加總量的5%——10%，作用是消除煮沸時(shí)的泡沫；第二次：煮沸30——40分鐘后，添加總量的55%——60%，主要作用是萃取α—酸，促進(jìn)其異構(gòu)。第三次：煮沸完成前的5分鐘，參加總量的35%，萃取酒花油，提高酒花香味。5.本設(shè)計(jì)具體實(shí)施方法在煮沸鍋中對(duì)麥汁進(jìn)行煮沸處理，煮沸強(qiáng)度為8%-12%，煮沸時(shí)間控制在120min內(nèi)，在煮沸的同時(shí)添加酒花，酒花分三次添加，總量為5%。第一次在煮沸40min后，添加全量酒花的20%；70min后添加全量酒花的30%；第三次在煮沸終了前添加余下的50%酒花。同時(shí)可參加0.2%的糖色，以抑制啤酒氧化味的形成，并賦予成品酒良好的光澤和特有的焦香味。煮沸后定型麥汁濃度為〔14±0.3〕%。麥汁的沉淀與冷卻由煮沸鍋放出的定型熱麥汁，進(jìn)入發(fā)酵以前還需要進(jìn)行一系列處理。它包括：酒花糟別離、熱凝固物別離、冷凝固物別離、冷卻、充氧等一系列處理，才能制成發(fā)酵麥汁。近代啤酒生產(chǎn)，大大縮短了發(fā)酵和儲(chǔ)酒周期，發(fā)酵容器也增大到數(shù)百至上千立方米，因此，麥汁處理要求是：(1)盡可能將引起啤酒非生物混濁的冷、熱凝固物別離。(2)麥汁處于高溫時(shí)，盡可能減少空氣接觸，防止氧化，麥汁冷卻后，在發(fā)酵前，補(bǔ)充適量空氣，供酵母前期呼吸。(3)麥汁處理各工序中，嚴(yán)格杜絕有害微生物的污染。麥汁處理因使用設(shè)備和要求不同，流程很多，本設(shè)計(jì)考慮實(shí)際情況采用以下流程對(duì)麥汁進(jìn)行處理。煮沸鍋→熱麥汁→泵→盤旋沉淀槽→薄板冷卻系統(tǒng)→通風(fēng)→發(fā)酵↓↑〔酒花糟+熱凝固物〕〔無菌空氣〕圖1-2麥汁煮沸流程圖1.熱凝固物的別離糖化醪過濾后得到的麥汁中含有水溶性清蛋白和局部鹽溶性球蛋白及水溶性高肽等，這些物質(zhì)在煮沸時(shí)變性和多酚結(jié)合形成“熱凝固物〞，主要成分為：粗蛋白質(zhì)：50％～60％酒花樹脂：16％～20％灰分：2％～3％多酚有機(jī)物：20％～30％濕熱凝固物〔含揮發(fā)物80％～85％〕，占麥汁量的0.3％～0.7%，每立方米麥汁約得絕干熱凝固物0.5～1.0kg。如不別離熱凝固物，在發(fā)酵中，會(huì)引起熱凝固吸附大量活性酵母，使發(fā)酵不正常。同時(shí)在發(fā)酵中被分散，將來帶入啤酒，影響啤酒的非生物穩(wěn)定性和風(fēng)味。所以，工藝上應(yīng)力求徹底別離熱凝固物。本設(shè)計(jì)中采用盤旋沉淀槽別離熱凝固物，利用麥汁離心力實(shí)現(xiàn)別離。(1)結(jié)構(gòu)近代流行的是平底圓筒體，熱凝固物在水力噴射打碎后，用洗滌水沖洗排出。其特性尺寸如下：H麥汁：D＝1：1.5～2.0H麥汁≤3.0(ｍ)麥汁切線進(jìn)槽速度v＝10～20〔ｍ/ｓ〕(2)原理熱麥汁經(jīng)泵輸送，由槽切線方向進(jìn)槽，麥汁在槽內(nèi)旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生的離心力，由于在槽內(nèi)運(yùn)動(dòng)，離心力的反作用力的合力把顆粒(熱凝固物)推向槽底部中央。(3)操作工藝和效果進(jìn)罐：20～30min靜置：80～40min出罐：30～40min除渣情況：20～30min作業(yè)周期：100～140min2.冷凝固物別離冷凝固物是別離熱凝固物后澄清的麥汁，在冷卻到50OC以下，隨著冷卻進(jìn)行，麥汁重新析出的混濁物質(zhì)，并在25OC左右析出最多。假設(shè)把此麥汁重新加熱到60OC以上，麥汁又恢復(fù)澄清透明，所以此過程是可逆的.麥汁中冷霧濁物質(zhì)的組成為：多肽45％～65％、多酚30％～45％、多糖2％～4％、灰分1％～3%，相對(duì)分子量在104～105之間，具有2個(gè)等電點(diǎn)，pH3.9和pH8.0。在麥汁中帶有負(fù)電荷。冷凝固物別離方法：〔1〕酵母增殖法〔2〕冷置沉降〔3〕硅藻土過濾法〔4〕麥汁離心別離法〔5〕浮選法。本設(shè)計(jì)選用采大多數(shù)中小酒廠采用硅藻土過濾法過濾。主要除去熱凝固物，也能同時(shí)吸附冷凝固蛋白質(zhì)，過濾介質(zhì)，直接投入煮沸鍋.3.酒花的別離使用酒花球果，并參加到煮沸鍋的工藝，在煮沸結(jié)束后應(yīng)采用酒花別離器。盡快別離出酒花糟。我國廣泛使用帶篩孔的酒花別離器。本設(shè)計(jì)也采用帶篩孔的酒花別離器。麥汁的充氧1.熱麥汁的氧化麥汁在高溫下接觸氧，此時(shí)氧很少以溶解形式存在，而是和麥汁中糖類、蛋白質(zhì)、酒花樹脂、多酚等物質(zhì)發(fā)生氧化反響。對(duì)熱麥汁吸氧的利弊，釀造師們有不同看法，這里我們就不仔細(xì)討論了。2.冷麥汁的充氧麥汁冷卻至發(fā)酵接種溫度以后，接觸氧，此時(shí)氧反響微弱，氧在麥汁中呈溶解狀態(tài)，是酵母前期發(fā)酵繁殖必需的。麥汁中氧氣的溶解量，符合〞亨利-道爾頓〞定律，氧在麥汁中的溶解度和麥汁氧分壓成正比，與麥汁溫度成反比。麥汁浸出物濃度增加，將減少飽和溶氧量，但影響較小。在6OC以下，空氣通風(fēng)12OP麥汁，飽和溶氧量約為9.5ml/L。3.冷麥汁通風(fēng)方法絕大多數(shù)啤酒廠采用壓縮空氣通風(fēng)。即將無菌、無油的壓縮空氣在麥汁冷卻的輸送線路中，通過文丘里管或不銹鋼舌片混合器、肽管混合器，在線上通風(fēng)充氧。大發(fā)酵罐工藝認(rèn)為假設(shè)分多批(4～5批)進(jìn)罐，冷麥汁通風(fēng)時(shí)間取分批進(jìn)罐，冷宜早不宜晚，最后1～2批進(jìn)罐麥汁不再通風(fēng)。因?yàn)橥L(fēng)太遲，會(huì)延長酵母停滯期，增加雙乙酰，并使罐中泡沫增加，影響罐容積。大罐分批麥汁通風(fēng)，應(yīng)根據(jù)分批次數(shù)、間隔時(shí)間酵、母類型接、種方法、溫度等調(diào)整。1.3發(fā)酵酵母的選擇1.啤酒酵母的種類上面酵母又稱頂面酵母，多呈圓形，多數(shù)細(xì)胞聚集在一起，發(fā)酵終了，大量酵母細(xì)胞懸浮在液面。下面酵母又稱地面酵母或貯藏酵母，多呈卵圓形，細(xì)胞較分散，發(fā)酵終了，大局部酵母凝聚而沉淀下來。表1-2下面啤酒酵母的主要幾個(gè)菌種酵母品種特點(diǎn)弗羅貝爾酵母發(fā)酵度高，沉淀慢而不凝聚薩士酵母發(fā)酵度低，凝聚性強(qiáng)，沉淀快卡爾斯倍酵母卡爾斯倍一號(hào)，發(fā)酵度高，卡爾斯倍二號(hào)，發(fā)酵度低776號(hào)酵母發(fā)酵力強(qiáng)，適用于添加非發(fā)芽谷類原料的啤酒U酵母又名多特蒙德酵母發(fā)酵力和凝聚性都很好，發(fā)酵度很高2.本設(shè)計(jì)酵母的選擇上面發(fā)酵和下面發(fā)酵所采用的酵母都屬于同一個(gè)種—啤酒酵母，但兩者發(fā)酵工藝不同，下面發(fā)酵發(fā)酵溫度較低，發(fā)酵周期較長，而上面發(fā)酵溫度較高，所以發(fā)酵時(shí)間較下面發(fā)酵短，下面發(fā)酵過程可明顯劃分為主發(fā)酵和后發(fā)酵兩個(gè)階段，而上面發(fā)酵大都只有一個(gè)階段—主發(fā)酵，下面發(fā)酵回收酵母容易，而上面發(fā)酵那么比擬困難。下面發(fā)酵的工藝特點(diǎn)是：〔1〕采用下面酵母，發(fā)酵進(jìn)程比擬緩慢，發(fā)酵的代謝副產(chǎn)物相對(duì)較少。主發(fā)酵完畢后，大局部酵母沉降發(fā)酵容器底部?！?〕下面發(fā)酵啤酒的C02飽和穩(wěn)定，酒的泡沫細(xì)微，風(fēng)味柔和，保存期較長。上面發(fā)酵工藝的特點(diǎn):〔1〕發(fā)酵結(jié)束后，酵母成緊密的一層浮在液面上.〔2〕上面發(fā)酵在發(fā)酵過程中通風(fēng)時(shí)間長，目的是使酵母分散懸浮在發(fā)酵液中，對(duì)凝集性強(qiáng)的酵母，通風(fēng)尤屬必要?！?〕上面發(fā)酵釀制的啤酒成熟快，設(shè)備周轉(zhuǎn)快，啤酒有獨(dú)特的風(fēng)味，但保存期短。〔4〕上面發(fā)酵一般不采用后發(fā)酵，主發(fā)酵的發(fā)酵度接近最終發(fā)酵度。別離酵母后，加膠處理，貯藏澄清一階段，采用人工充二氧化碳，使達(dá)飽和。〔5〕上面發(fā)酵釀制的啤酒成熟快，設(shè)備周轉(zhuǎn)快，啤酒有獨(dú)特的風(fēng)味，但保存期短?，F(xiàn)在，只有美國、德國、英國等少數(shù)幾個(gè)國家還保存上面發(fā)酵法，如今，下面發(fā)酵法生產(chǎn)啤酒產(chǎn)量在90%以上，我國啤酒廠幾乎都采用下面發(fā)酵方法，因此，本設(shè)計(jì)選用下面啤酒酵母。發(fā)酵方法的選擇啤酒發(fā)酵型式有:圓筒體錐底發(fā)酵罐〔我國常稱錐形罐〕、塔式發(fā)酵罐、聯(lián)合發(fā)酵罐等。我國在70年代，某些啤酒廠先后采用室外圓筒體錐底發(fā)酵罐?，F(xiàn)在，這種發(fā)酵方法幾乎已經(jīng)普及全國的大、中型啤酒廠，慢慢的取代了傳統(tǒng)的冷藏庫內(nèi)的傳統(tǒng)發(fā)酵。C.C.T發(fā)酵的最大特點(diǎn)在于大型化，有不同的容積。發(fā)酵方法分類單釀罐發(fā)酵:前發(fā)酵、主發(fā)酵、后發(fā)酵、貯酒全部在一個(gè)罐中①前、主發(fā)酵在發(fā)酵罐，后發(fā)酵和貯酒在貯酒罐兩罐法發(fā)酵②前、主、后發(fā)酵在發(fā)酵罐，貯酒在另一貯酒罐圖1-3發(fā)酵方法分類在大、中型啤酒廠用C.C.T發(fā)酵是必然趨勢(shì)，本設(shè)計(jì)選擇C.C.T發(fā)酵兩罐法發(fā)酵。2.圓柱錐底發(fā)酵罐的優(yōu)點(diǎn)〔1〕加速發(fā)酵C.C.T由于發(fā)酵基質(zhì)〔麥汁〕和酵母對(duì)流獲得強(qiáng)化，可加速發(fā)酵。〔2〕廠房投資節(jié)省C.C.T發(fā)酵可以大局部或全部在戶外，而且罐數(shù)、罐總?cè)莘e減少，廠房投資節(jié)省?！?〕冷耗節(jié)省C.C.T發(fā)酵冷卻是直接冷卻發(fā)酵罐和酒液，而且冷卻介質(zhì)在強(qiáng)制循環(huán)下，傳熱系數(shù)高?！?〕發(fā)酵罐清洗、消毒C.C.T發(fā)酵可依賴于CIP自動(dòng)程序清洗消毒，工藝衛(wèi)生更易得到保證。〔5〕該罐具有錐底，主發(fā)酵后回收酵母方便?？刹捎肅IP自動(dòng)清洗裝置，清洗方便。〔6〕發(fā)酵罐可采用儀表或微機(jī)控制，操作、管理方便。1.4啤酒的過濾與別離過濾的目的：〔1〕除去酒中的懸浮物，改善啤酒外觀?！?〕除去或減少多酚物質(zhì)和蛋白質(zhì)等，提高啤酒非生物穩(wěn)定性?！?〕除去酵母和細(xì)菌等微生物，提高啤酒生物穩(wěn)定性。啤酒過濾操作原那么是：產(chǎn)量大，質(zhì)量高，損失小，勞動(dòng)條件好，CO2損失小，不易污染，不影響風(fēng)味，啤酒不吸氧。實(shí)際上不管任何方法要到達(dá)十全十美的效果都是很困難的。啤酒過濾的主要方法有棉餅過濾法、硅藻土過濾法、板式過濾機(jī)、微孔薄膜過濾法、離心機(jī)別離法?，F(xiàn)在普遍使用的是過濾設(shè)備是硅藻土過濾機(jī)、紙板過濾機(jī)和無菌膜過濾機(jī)。硅藻土過濾機(jī)作為啤酒的粗濾，紙板過濾機(jī)作為啤酒的精濾，無菌膜過濾機(jī)主要用于生產(chǎn)純生啤酒。硅藻土過濾機(jī)主要有板框式、燭式、加壓葉片式三種，本設(shè)計(jì)采用板框式硅藻土過濾機(jī)。1.5啤酒的包裝和滅菌啤酒的包裝過濾完畢的啤酒，在清酒罐低溫存放準(zhǔn)備包裝，通常同一批酒應(yīng)在24h內(nèi)包裝完畢，包裝容器可分為瓶裝、罐裝和桶裝。瓶裝產(chǎn)品比重最大。桶裝較古老，目前世界很流行，主要是鮮啤酒罐裝；罐裝雖然容器本錢高，由于節(jié)省包裝容器的運(yùn)費(fèi)，省去貼標(biāo)簽，降低滅菌蒸汽量，便于旅游攜帶，所以現(xiàn)在很受人們的歡送。其工藝過程如以下圖所示:玻瓶→卸箱機(jī)→驗(yàn)瓶→洗瓶機(jī)→檢驗(yàn)→灌酒機(jī)灌酒→壓蓋→檢驗(yàn)→殺菌機(jī)→檢驗(yàn)→標(biāo)機(jī)→噴碼→檢驗(yàn)→裝箱機(jī)→成品圖1-4啤酒包裝工藝流程空瓶的洗滌：新舊瓶均需洗滌，回收瓶還須經(jīng)挑洗，回收瓶一般不裝出口酒或優(yōu)質(zhì)酒。洗滌劑要求無毒性，排污水必須經(jīng)過嚴(yán)格處理。啤酒的滅菌主要采取巴式滅菌，其要求如下：滅菌用水應(yīng)盡可能用低硬度水，以防止鈣鎂鹽沉積噴咀。必要時(shí)水中可添加多價(jià)絡(luò)合劑，如聚磷酸鹽，用量為5～10mg/L。為防止破瓶中的酒液降低殺菌水的pH，以致腐蝕瓶蓋，可在水中加適量堿液，降低酸度，使pH保持8.0.巴氏殺菌值應(yīng)控制在25～35PU之間，要求殺菌溫度62～63℃，殺菌總時(shí)間50～60min。殺菌值小于25PU，殺菌強(qiáng)度不夠，將可能引起啤酒生物性混濁；殺菌值大于35PU，殺菌過度，將可能產(chǎn)生熱混濁現(xiàn)象。生產(chǎn)中常由于不夠重視衛(wèi)生管理工作，試圖通過提高殺菌溫度或延長殺菌時(shí)間來獲得徹底的滅菌效果。這將不利于提高啤酒非生物穩(wěn)定性。1.6黑色啤酒的穩(wěn)定性黑色啤酒的生物穩(wěn)定性啤酒是由啤酒酵母發(fā)酵，后經(jīng)過濾得到的產(chǎn)品。經(jīng)過一般過濾的成品啤酒中或多或少存在培養(yǎng)酵母和其他細(xì)菌、野生酵母等，由于存在數(shù)量少〔102～103個(gè)/ml〕，啤酒還是澄清、透明的。假設(shè)在啤酒保存期中，這些微生物繁殖到104-105個(gè)/ml以上，啤酒就會(huì)發(fā)生口味的惡化，變成渾濁和有沉淀物，此時(shí)啤酒就稱“生物穩(wěn)定性破壞〞或“生物混濁〞。黑色啤酒的非生物穩(wěn)定性經(jīng)過過濾澄清透明的啤酒并不是“真溶液〞，而是膠體溶液，它還含有顆粒直徑大于10-3μm的大分子物質(zhì)，如糊精、β-葡聚糖、蛋白質(zhì)和它的分解產(chǎn)物多肽、多酚、酒花樹脂，還有少量的酵母等生物。這些膠體物質(zhì)，在O2、光線和振動(dòng)及保存時(shí)會(huì)發(fā)生一系列變化--化合、凝聚等使膠體溶液穩(wěn)定性破壞，形成混濁至沉淀。啤酒的澄清、透明是暫時(shí)的，有時(shí)間限制的，而渾濁、沉淀終究將會(huì)發(fā)生，啤酒之間的差異，僅僅在于穩(wěn)定時(shí)間的長短。啤酒生產(chǎn)者在生產(chǎn)啤酒時(shí)，都把主要精力放在減少成品啤酒中這些不穩(wěn)定的大分子物質(zhì)，使啤酒在保質(zhì)期內(nèi)始終是穩(wěn)定的，即保持澄清、透明。這些大分子膠體物質(zhì)又是口味物質(zhì)，非生物穩(wěn)定性長的啤酒并不一定口味最好。提高黑色啤酒非生物穩(wěn)定性的方法由于本次設(shè)計(jì)使用的是全麥芽發(fā)酵，提高其非生物性尤其重要，特在此做一個(gè)控制說明。1.原料控制在生產(chǎn)麥芽時(shí)，必須要選擇易溶解，水敏性弱的，發(fā)芽力和發(fā)芽率高，蛋白質(zhì)含量適中〔9%-12%〕，淀粉含量高的大麥，采用蛋白質(zhì)含量低的大麥較蛋白質(zhì)含量高的大麥制成的啤酒有較好的穩(wěn)定性。本設(shè)計(jì)采用二棱大麥。2.在制麥工序采取措施制造麥芽的過程不單是僅獲取水解酶活性的上下，更重要的是蛋白質(zhì)的分解情況。一般來說，啤酒生產(chǎn)中最重要的蛋白質(zhì)分解是在制麥中完成的，采取低溫發(fā)芽，促進(jìn)蛋白分解，最好占蛋白質(zhì)分解量的四分之三左右。加強(qiáng)浸麥、發(fā)芽的工藝管理。大麥中的多酚物質(zhì)，在浸麥時(shí)應(yīng)盡可能的浸出，這是由于多酚物質(zhì)溶于堿性水溶液的這一化學(xué)性質(zhì)。在制麥過程中，要盡量使麥芽溶解適中、良好，防止溶解缺乏或過度溶解，對(duì)蛋白分解來說，發(fā)芽過程要注意與發(fā)芽條件的關(guān)系，發(fā)芽溫度是關(guān)鍵，低溫發(fā)芽，根芽和葉芽生長緩慢，呼吸作用較弱，升溫幅度小，麥粒生長均勻，酶與可溶性氮相對(duì)增高，從而提高麥芽蛋白質(zhì)溶解度。同時(shí)要注意加強(qiáng)浸麥、發(fā)芽的通風(fēng)供氧，及時(shí)排除麥層中的二氧化碳，以保證麥粒正常發(fā)芽。在發(fā)芽旺盛期應(yīng)適當(dāng)縮短通風(fēng)間隔時(shí)間，防止麥層中積蓄過多的二氧化碳，后期要有1～1.5天延長通風(fēng)間隔時(shí)間，利用二氧化碳休息。3.加強(qiáng)對(duì)麥芽枯燥的工藝管理麥芽枯燥對(duì)麥芽質(zhì)量至關(guān)重要。高溫焙焦的目的是使高分子蛋白質(zhì)凝固，降低麥汁凝固性氮含量，使多酚物質(zhì)氧化與氨基酸通過聚合和縮合作用，形成穩(wěn)定性的類黑素，增加麥汁酸度，降低pH值，而有利于啤酒的膠體穩(wěn)定性。麥芽的脫水枯燥過程，是隨著溫度上升而水份下降，使麥粒內(nèi)部發(fā)生復(fù)雜的物理和化學(xué)變化。4.調(diào)整糖化用水pH值為獲得適宜的pH值以利于啤酒質(zhì)量，可以采用磷酸或乳酸調(diào)節(jié)釀造用水改變水的pH值，使之呈酸性。通過調(diào)酸降低麥汁pH，不僅有利于活性單寧等物質(zhì)的浸出，而且更加接近啤酒混濁物的主要成分β一球蛋白的等電點(diǎn)，由此可以大大提高啤酒的非生物穩(wěn)定性及口味穩(wěn)定性。此外，適宜的pH還可以增強(qiáng)原料中各種酶的活性，使所有的分解過程進(jìn)行的更快更徹底，從而改善麥汁的組成成分。一般糖化用水須到達(dá)如下標(biāo)準(zhǔn)：糖化用水pH5.4～5.6，洗糟用水pH6.0～6.5，煮沸結(jié)束麥汁pH5.2～5.4。5.調(diào)整糖化蛋白質(zhì)分解工藝在制備麥汁的過程中，蛋白質(zhì)的分解作用十分重要，其分解產(chǎn)物影響啤酒的風(fēng)味和泡沫以及膠體穩(wěn)定性。糖化含義的本身就是大麥芽中的蛋白質(zhì)繼續(xù)分解的過程，麥汁中的高、中、低蛋白質(zhì)分解產(chǎn)物，有一個(gè)合理的組成，才能做好啤酒。6.加強(qiáng)煮沸強(qiáng)度和煮沸時(shí)間的工藝管理當(dāng)麥汁煮沸時(shí)麥汁組成分發(fā)生了一些簡(jiǎn)單而又復(fù)雜的變化。主要是麥汁中的高分子蛋白質(zhì)與麥芽中以及酒花中的多酚物質(zhì)受熱而凝固，生成不溶性的沉淀除去。所以麥汁煮沸的好壞直接影響啤酒膠體穩(wěn)定性。煮沸時(shí)間的長短，也是保證質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。7.廢酵母的及時(shí)排放發(fā)酵液降溫至3℃時(shí)，應(yīng)排放廢酵母，每天一次。因?yàn)榻湍赋两涤阱F底處，仍具有活性進(jìn)行新陳代謝產(chǎn)生熱量，使錐底溫度上升。同時(shí)錐底部位冷卻面積小，而由于酵母大量存在，使冷卻效果差，溫度過高。及時(shí)排放酵母泥，可提高冷卻效率，降低錐底溫度，防止錐底段貯酒溫度過高引起酵母死亡自溶，使酵母體大分子蛋白質(zhì)進(jìn)人后酵液。8.應(yīng)進(jìn)行低溫貯酒發(fā)酵液應(yīng)在低溫〔-0.5～-1℃〕條件下進(jìn)行貯酒，并且要通過冷卻開關(guān)的合理控制，加強(qiáng)發(fā)酵罐下部發(fā)酵液的冷卻，使發(fā)酵罐上部溫度和中部、下部的溫度趨向一致。這樣，整個(gè)罐里的發(fā)酵液才能處于相對(duì)平穩(wěn)的狀態(tài)，不致于產(chǎn)生自下而上的對(duì)流，使本來已經(jīng)沉降下來的冷凝固物和酵母重新懸浮于發(fā)酵液里。貯酒溫度愈低，時(shí)間愈長，愈有利于高分子蛋白質(zhì)形成的冷凝固氮沉降于錐底排放。9.控制氧的攝入氧對(duì)啤酒的非生物穩(wěn)定影響很大。啤酒中的多酚物質(zhì)在氧化作用下，由低分子縮聚成高分子物質(zhì)，而增加啤酒濃度。發(fā)酵結(jié)束后，酒汁要盡量減少與氧接觸，在酒汁過濾、灌裝時(shí)氧的攝入量都比擬多，所以要千方百計(jì)的防氧、排氧、抗氧，并使啤酒中的含氧量和瓶頸空氣降低到最低限度。采用N2或CO2背壓過濾，灌酒時(shí)采用N2或CO2背壓灌裝、激泡等方式來減少氧的溶入，防止啤酒中多酚及殘留蛋白質(zhì)分解物氧化產(chǎn)生混濁沉淀，從而延長啤酒的保質(zhì)期。10.過濾工藝的控制清酒過濾中添加硅膠用于吸附蛋白質(zhì)形成的冷凝固氮、添加PVPP吸附多酚物質(zhì)。從而可防止產(chǎn)生冷霧濁，推遲啤酒氧化混蝕的出現(xiàn)。11.灌裝工藝的控制巴氏殺菌值應(yīng)控制在25～35PU之間，要求殺菌溫度62～63℃，殺菌總時(shí)間50～60min。殺菌值小于25PU，殺菌強(qiáng)度不夠，將可能引起啤酒生物性混濁；殺菌值大于35PU，殺菌過度，將可能產(chǎn)生熱混濁現(xiàn)象。生產(chǎn)中常由于不夠重視衛(wèi)生管理工作，試圖通過提高殺菌溫度或延長殺菌時(shí)間來獲得徹底的滅菌效果。這將不利于提高啤酒非生物穩(wěn)定性。1.7酒工廠廢水和副產(chǎn)物的利用廢水的處理我國啤酒廠噸酒耗水量較大，平均12～16t/t酒，廢水排放量約為耗水量90%。啤酒廠廢水來源：一大量冷卻水和沖洗水，二洗糟水、廢酵母等，三含無機(jī)物水，主要來自成品車間的洗滌水。啤酒工廠廢水處理中機(jī)械處理，主要是消除懸浮固體，在各種處理中均作為首級(jí)處理。常用的方法有：〔1〕初級(jí)沉淀法〔2〕活性污泥法〔3〕生物氧化塘法〔4〕厭氧處理法。麥槽的利用麥糟又稱酒糟或啤酒糟，是啤酒廠最大副產(chǎn)物。濕麥糟產(chǎn)量為110～130㎏/(100㎏投料量)。麥糟水分大，營養(yǎng)豐富，極易變質(zhì)，不宜久放，本設(shè)計(jì)主要是及時(shí)把濕麥糟出售給畜牧廠。二氧化碳的回收二氧化碳是啤酒發(fā)酵中最主要的副產(chǎn)物，經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)說明，啤酒生產(chǎn)過程中，每百升麥汁實(shí)際可回收CO2為2～2.2㎏。酵母的回收與利用啤酒酵母是啤酒生產(chǎn)重要副產(chǎn)物，大罐發(fā)酵，每生產(chǎn)1m3啤酒可得3.9㎏枯燥酵母。酵母泥經(jīng)加熱、自溶及枯燥后可制的酵母粉，可以直接作為商品出售，也可以作飼料添加劑，如日本啤酒廢酵母有50%用作混合飼料，12%～13%用于強(qiáng)化飼料。本酒廠可以用來制作飼料添加劑。1.8全廠工藝流程根據(jù)以上對(duì)工藝流程的選擇與論證，本設(shè)計(jì)年產(chǎn)8萬噸14度全麥芽啤酒的工藝流程為：不合格麥芽麥糟酒花↑↑↓麥芽→斗式提升機(jī)→篩選機(jī)→粉碎機(jī)→糖化鍋→過濾槽→麥汁暫貯罐→麥汁煮沸鍋↓熱凝固物←盤旋沉淀槽↓酵母泥文丘里管充氣←冷麥汁←薄板冷卻器↑↙↓清酒罐←硅藻土過濾機(jī)←發(fā)酵罐←擴(kuò)大培養(yǎng)罐←麥汁殺菌罐↓灌酒機(jī)→壓蓋機(jī)→殺菌機(jī)→貼標(biāo)機(jī)→噴碼機(jī)→裝箱→瓶裝啤酒圖1-5全廠工藝流程圖第二章糖化車間工藝計(jì)算2.1工藝技術(shù)指標(biāo)及根底數(shù)據(jù)〔1〕淺色麥芽含水量：6％，焦麥芽:4％，黑麥芽:2％〔2〕原料利用率：98.5％〔3〕無水浸出率：淺色麥芽75％，焦麥芽72％，黑麥芽70％，〔4〕原料配比：淺色麥芽：焦麥芽：黑麥芽＝85％:10％:5％冷卻損失：7.0％過濾損失：1.5％ 發(fā)酵損失：1.5％〔4〕瓶裝損失：2.0％〔5〕總損失：12.0％每年第二、三季度為生產(chǎn)旺季，產(chǎn)量占年總產(chǎn)量的60％，工作日以150天計(jì)，年產(chǎn)14oP黑色啤酒8萬噸。2.2糖化物料計(jì)算糖化車間的物料平衡計(jì)算主要工程為原料〔麥芽〕、酒花用量，冷、熱麥汁量，廢渣量等。根據(jù)額定指標(biāo)，首先進(jìn)行100kg原料生產(chǎn)14°P黑色啤酒的物料衡算，然后進(jìn)行100L14°P黑色啤酒的物料衡算，最后進(jìn)行80000噸/年發(fā)酵車間的物料衡算。利用100kg原料生產(chǎn)黑色14°P黑色啤酒的物料衡算〔1〕熱麥汁量 根據(jù)定額指標(biāo)可得到原料收率分別為：麥芽收率為：75％×〔100－6〕＝70.5％焦麥芽收率：72％×〔100-4〕=69.12％黑麥芽收率：70％×〔100-2〕=68.6％混合原料收得率為：〔85％×70.5％＋10％×69.12％+5％×68.6％〕×98.5%＝69.21%由上述算得100kg混合原料可制得的14°P熱麥汁量為：〔69.21÷14〕×100＝494.36〔kg〕又知14°P麥汁在20℃時(shí)的相對(duì)密度為1.055g/cm3，而100°C熱麥汁比20℃時(shí)的體積增加1.04倍，故熱麥汁體積為：〔494.36÷1.055〕×1.04＝487.33〔L〕〔2〕冷麥汁量為：487.33×〔1－7.0%〕＝453.22(L〕〔3〕發(fā)酵液量為：453.22×〔1－1.5%〕＝446.42(L〕〔4〕過濾酒量為：446.42×〔1－1.5%〕＝439.72〔L〕〔5〕成品啤酒量為：439.72×〔1－2.0%〕＝430.93〔L〕生產(chǎn)100L14°P黑色啤酒的物料衡算根據(jù)上述衡算結(jié)果知，100kg混合原料可生產(chǎn)成品14°P啤酒430.93L，故可得出以下結(jié)果：〔1〕生產(chǎn)100L14°P黑色啤酒需混合原料量為：〔100÷430.93〕×100＝23.21(kg)〔2〕淺色麥芽耗用量為：23.21×85％＝19.73〔kg〕〔3〕焦麥芽耗用量：23.21×10%=2.32〔kg〕〔4〕黑麥芽耗用量:23.21×5%=1.16〔kg)〔5〕酒花耗用量：〔黑色啤酒酒花參加量為0.2％〕〔487.33÷430.93〕×100×0.2％＝0.226〔kg〕同理，100kg原料耗酒花：430.93/100×0.226=0.974kg〔6〕熱麥汁量為：〔487.33÷430.93〕×100＝113.09(L)〔7〕冷麥汁量為：〔453.22÷430.93〕×100＝105.17(L)〔8〕發(fā)酵液量為：〔446.42÷430.93〕×100=103.59(L)〔9〕過濾酒量為：〔439.72÷430.93〕×100=102.04〔L)〔10〕濕糖化糟量：淺色麥芽糟+焦麥芽糟+黑麥芽糟設(shè)排出濕麥糟含水80％，濕淺色麥芽糟量為：[〔1－6%〕×〔100－75〕÷〔100－80〕]×19.73＝23.18〔kg〕焦麥芽糟量： [(1-4%)×(100-72)÷(100-80)]×2.32=3.12〔kg〕黑麥芽糟量為： [(1-2%)×(100-70)÷(100-80)]×1.16=1.71〔kg〕所以濕糖化糟量為：23.18+3.12+1.71＝28.01〔kg〕同理，100kg原料產(chǎn)生濕糖化糟：430.93/100×28.01=120.70kg(11〕酒花糟量設(shè)酒花浸出率為40％。且酒花糟含水80％,那么酒花糟量為：〔〔100－40〕÷〔100－80〕〕×0.226=0.678〔kg〕同理，100kg原料產(chǎn)生濕酒花糟：430.93/100×0.678=2.92kg〔12〕酵母量〔以商品干酵母計(jì)〕生產(chǎn)100L啤酒可得2kg濕酵母泥，其中一半生產(chǎn)接種用，一半作商品酵母用，即為1kg濕酵母泥含水85%酵母含固形物量=1×〔100-85〕÷100=15%那么需要含水分7%的商品干酵母量為:15%×100÷(100-7)=0.16(kg)(13)空瓶需要量設(shè)每瓶裝酒量為0.64L,那么每100L需瓶量為:100÷0.64×(1+0.0015)=159(個(gè))(14)瓶蓋需要量設(shè)爆瓶率為0.1%,那么瓶蓋需要量為:100÷0.64×(1+0.01)=158(個(gè))(15)商標(biāo)需用量100÷0.64×(1+0.001)=157(張)年產(chǎn)8萬噸14°P黑色啤酒糖化車間物料衡算以150天計(jì)，占全年產(chǎn)量的60%；設(shè)生產(chǎn)旺季每天糖化5次;旺季總糖化次數(shù)為750次〔淡季根據(jù)需要調(diào)整糖化次數(shù)〕；可得80000×60%/150=320(t/d);320÷5=64〔t/d)糖化一次定額物料衡算〔1〕成品啤酒量(灌裝前)64×1000/(1-2%)/1.015=61901.54(L)〔2〕消耗麥芽61901.54÷430.93×85＝12209.94(kg)〔4〕消耗黑麥芽61901.54÷430.93×5=718.23(kg)〔5〕消耗焦麥芽61901.54÷430.93×10=1436.46〔kg〕〔6〕酒花耗用量61901.54÷430.93×0.974=139.92〔kg〕〔7〕混合原料總用量:12209.94+718.23+1436.46+139.92=14504.55〔kg〕〔9〕熱麥汁61901.54÷430.93×487.33＝70003.20(L)〔10〕冷麥汁61901.54÷430.93×453.22＝65103.42〔L)〔11〕濕糖化糟61901.54÷430.93×120.70＝17338.81(kg)〔12〕濕酒花糟61901.54÷430.93×2.72＝390.72(kg)〔13〕發(fā)酵液量61901.54÷430.93×446.42＝64126.62(L)〔14〕過濾液量61901.54÷430.93×439.72＝63164.20(L〕由于旺季產(chǎn)量占全年產(chǎn)量的60%，由此可算得全年產(chǎn)量61901.54×5〔次/天〕×150〔天〕/60%=77376925(L〕以單次糖化生產(chǎn)做基準(zhǔn)，可算得各個(gè)工程全年?duì)顩r如下：〔1〕全年混合原料需要量：14504.55×5×150/60％＝1.813×107〔kg〕〔2〕全年麥芽耗量：12209.94×5×150/60％＝1.526×107〔kg〕〔4〕全年黑麥芽耗量：718.23×5×150/60％＝8.978×105〔kg〕〔5〕全年焦麥芽耗量：1436.46×5×150/60％＝1.796×106〔kg〕〔6〕全年酒花耗量：139.92×5×150/60％＝1.749×105〔kg〕〔7〕熱麥汁量：70003.20×5×150/60％＝8.75×107〔L〕〔8〕冷麥汁量：65103.42×5×150/60％＝8.138×107〔L〕〔9〕全年濕糖化糟量：17338.81×5×150/60％＝2.167×107〔kg〕〔10〕全年濕酒花糟量：390.72×5×150/60％＝4.884×105〔kg〕〔11〕全年發(fā)酵液量：64126.62×5×150/60％＝8.016×107〔L〕〔12〕全年過濾酒量：63164.20×5×150/60％＝7.933×107〔L〕〔13〕全年成品啤酒量：61901.54×5×150/60％＝7.738×107〔L〕〔14〕黑色啤酒的密度為1055kg/m3，那么全年成品啤酒量為7.738×107÷1000×1055÷1000=8.1636×104〔t〕表2-1糖化車間物料衡算表物料名稱單位100kg混合原料100L黑色啤酒糖化一次定額8萬噸/年啤酒生產(chǎn)混合原料kg10023.2114504.551.813×107麥芽kg8519.7312209.941.526×107黑麥芽kg52.32718.238.978×105焦香麥芽kg101.161436.461.796×106酒花kg0.9740.226139.921.749×105熱麥汁L487.33113.0970003.208.75×107冷麥汁L453.22105.1765103.428.138×107濕糖化糟kg120.7028.0117338.812.167×107濕酒花糟kg2.720.678390.724.884×105發(fā)酵液量L446.42103.5964126.628.016×107過濾酒L439.72102.0463164.207.933×107成品啤酒L430.9310061901.547.738×107備注：14°P黑色啤酒的密度為1055kg/m3,實(shí)際年生產(chǎn)啤酒81640t。2.3糖化車間熱量衡算糖化用水耗熱量1.糖化鍋加水量為G1=14364.63×4=57458.52〔kg〕式中14364.63—糖化一次麥芽用量；4—料水比采用1：4自來水平均溫度取=18℃,而糖化配料用水溫度=50℃,故耗熱量為：=G×C×(-)=57458.52×4.18×(50-18)=7685651.64kJ麥醪煮沸過程耗熱量1.糖化鍋中麥醪的初溫計(jì)算麥醪的比熱容：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算。式中w為含水百分率；為絕對(duì)谷物比熱容，取C淺色麥芽=0.01[(100－6)×1.55＋4.18×6]=1.71[kJ/(kg.K)]C黑麥芽=0.01[(100－2)×1.55＋4.18×2]=1.60[kJ/(kg.K)]C焦麥芽=0.01[(100－4)×1.55＋4.18×4]=1.66[kJ/(kg.K)]麥芽粉溫度為18°C，用50°C熱水配料，由前面數(shù)據(jù)可算得麥醪比熱=3.68=47.10℃2.工藝要求在63(°C)和70(°C)時(shí)都是糖分解的重要溫度。混合醪液從47.10(°C)度升溫到63(°C)，所需熱量=4202516.15(KJ)3.麥醪由63℃升溫到70℃=1850164.34(KJ)4.麥醪由70℃升溫到78℃洗槽水耗熱量洗糟水平均溫度為80°C，每100kg原料洗糟用水450kg，那么用水量為G洗=14364.63÷100×450=64640.84(kg)那么麥汁煮沸過程耗熱量1.麥汁升溫至沸點(diǎn)耗熱量由糖化物料衡算表可知，100kg混合原料可得487.33kg熱麥汁，并設(shè)過濾完畢麥汁溫度為70℃2.煮沸過程蒸發(fā)耗熱量煮沸強(qiáng)度10%，時(shí)間1.5h，那么蒸發(fā)水分為：故3.熱損失為：4.麥汁煮沸總耗熱：糖化一次總耗熱量2.糖化一次耗用蒸汽量使用表壓為0.3MPa的飽和蒸汽，I=2725.3kJ/kg，那么:式中i—相應(yīng)冷凝水焓561.47kJ/kg;—蒸汽的熱效率=95%糖化過程每小時(shí)最大蒸汽耗量在糖化過程各步驟中，麥汁煮沸耗熱量為最大，且知煮沸時(shí)間為90min，熱效率為95%，故:相應(yīng)的最大蒸汽耗量為：全年蒸汽消耗量根據(jù)生產(chǎn)設(shè)計(jì)，旺季糖化次數(shù)為750次〔占到全年產(chǎn)量的60%〕。每年糖化次數(shù)1250次，共生產(chǎn)啤酒8164t,那么全年蒸汽消耗量為每噸啤酒成品耗蒸汽〔對(duì)糖化〕每晝夜耗蒸汽量〔生產(chǎn)旺季算〕糖化車間熱量衡算表表2-280000t/a啤酒廠糖化車間總熱量衡算表規(guī)格MPa每噸產(chǎn)品消耗定額kg每小時(shí)最大用量kg/h每晝夜消耗量kg/d年消耗量kg/a蒸汽0.3(表壓)512.0711722.07167222.6418056502.4糖化車間工藝耗水量計(jì)算〔含冷卻水〕糖化用水糖化鍋加水比為1：4，糖化鍋加料量為12588.35kg。那么每次糖化鍋中用水量為14364.63×4=57458.52〔kg〕糖化用水時(shí)間為0.5小時(shí)，因此每小時(shí)最大用水量=57458.52÷0.5=114917.04〔kg/h〕2.4.2洗糟水用量每100kg混合原料洗糟水用量為450kg，那么洗糟水用量為14364.63×450÷100=64640.84〔kg〕洗糟時(shí)間定為1.5小時(shí)，那么洗糟水最大用量為64640.84÷1.5=43093.9〔kg/h〕2.4.3糖化室洗刷用水一般糖化室及設(shè)備洗刷用水每糖化一次，用水約6噸，用水時(shí)間為2h，故：洗刷最大用水量=6÷2=3〔t/h〕2.4.4麥汁冷卻器冷卻用水麥汁冷卻時(shí)間定為1小時(shí)，麥汁冷卻溫度為96°C降至8°C，冷卻水溫度為2°C升至80°C。冷卻水用量G水=Q/C水〔t2－t1〕麥汁放出熱量Q=G麥C麥〔t1,－t2,〕式中：麥汁量G麥=70003.20×1.055=73853.38〔kg〕熱麥汁比熱C麥=3.65〔KJ/k麥汁溫度t1,=95°Ct2,,=10°CC水=4.18〔kJ/kg.°C〕冷卻水溫度t2=80°Ct1=2°C冷卻時(shí)間t=1小時(shí)所以Q=73853,38×3.65×〔96－8〕=23721705.66〔KJ/h〕G水23721705.66÷[4.18×(80－2)]=72.76(t/h)2.4.5澄清槽洗刷用水單次洗刷耗水量為8噸，沖洗時(shí)間0.5小時(shí)，那么洗刷最大用水量=8÷0.5=16〔t/h〕2.4.6麥芽汁冷卻器清洗用水假設(shè)一次沖洗用水6t，清洗時(shí)間0.5小時(shí)，那么最大用水量=6÷0.5=12〔t/h〕2.4.7CIP裝置洗滌用水設(shè)配洗液一次用水6t，用水時(shí)間為1小時(shí)，那么最大用水量=6÷1=6〔t/h〕2.4.8CIP系統(tǒng)配洗液用水配洗液每次用水20t，用水時(shí)間為1小時(shí)，那么最大用水量=20÷1=20〔t/h〕2.4.9過冷卻器洗滌用水過冷卻器每次洗刷用水為4t，洗刷地面用水為2t，用水時(shí)間為1.5小時(shí)，那么最大用水量=〔4＋2〕÷1.5=4〔t/h〕2.4.10硅藻土過濾機(jī)洗刷用水設(shè)硅藻土過濾機(jī)洗刷用水為10t，地面洗刷用水2t，用水時(shí)間為1小時(shí)，那么最大用水量為12t/h.清酒罐洗刷用水每天洗刷清酒罐兩個(gè)，用水為10t，地面清洗用水3t,用水時(shí)間1小時(shí)，那么最大用水量13t/h.2.4.12洗瓶機(jī)用水洗瓶機(jī)最大生產(chǎn)能力按20000瓶/h計(jì)，單瓶清洗用水量1.5k