年产7万吨0度啤酒厂发酵车间本科设计
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年产7万吨0度啤酒厂发酵车间本科设计
年产7万吨10度啤酒厂发酵车间
四川理工学院毕业设计
年产7万吨10°P啤酒厂发酵车间工艺设计
四川理工学院
毕业设计(论文)任务书
设计(论文)题目:年产7万吨10°P啤酒厂发酵车间工艺设计
学院:生物工程专业:生物工程班级: 2007级4班学号:07041010423学生:胡娟指导教师:曹新志
接受任务时间: 2011-03-10
教研室主任:(签名)二级学院院长:(签名)
1.毕业设计(论文)的主要内容及基本要求
主要内容:1.发酵工艺、工艺参数的论证与设计。
啤酒生产其他工艺及工艺参数
的选择;2.发酵车间设备布置设计;3.全厂物料衡算、热
量衡算及耗水量、耗冷量计算;4.绘制发酵车间设备平面
布置图、发酵车间带控制点流程图和全厂工艺流程方块
图;
基础参数:全年生产天数300天。
生产旺季占全年产量的80%。
大米原料含淀粉
78%,水分12.0%。
基本要求:毕业环节中态度积极端正,严格遵守纪律,实事求是,不得弄虚作假
和抄袭。
学生应定期向指导教师汇报设计进展并就设计中
出现的问题
及时交流沟通;
2.指定查阅的主要参考文献及说明
吴思方主编.发酵工厂工艺设计概论.北京.[M]中国轻工业出版社. 2005
梁世中主编.生物工程设备.北京.[M]中国轻工业出版社.2005
姚玉英主编.化工原理.上.天津.[M]天津大学出版社.1999
石光源编写.机械制图.北京.[M]高等教育出版社.1990
注:本表在学生接受任务时下达
四川理工学院毕业设计开题报告
设计(论文)类型:A—理论研究;B—应用研究;C—软件设计;D-其它
目录
摘要 (1)
ABSTRACT (2)
前言 (3)
第一章啤酒工艺选择与论证 (5)
1.1 啤酒原料 (5)
1.1.1 大麦 (5)
1.1.2 啤酒糖化的其他原料 (6)
1.1.3 啤酒花和酒花制品 (7)
1.1.4 啤酒酿造用水 (8)
1.2 麦芽制备 (9)
1.3 麦芽汁制备工艺 (9)
1.3.1 麦芽与大米的粉碎 (10)
1.3.2 糖化原理 (10)
1.3.3 糖化方法及设备 (10)
1.3.4 麦芽醪的过滤 (11)
1.3.5 麦汁的煮沸和酒花的添加 (11)
1.3.6 麦汁的处理 (12)
1.3.7 麦汁的充氧 (13)
1.4 啤酒发酵 (13)
1.4.1 啤酒酵母 (13)
1.4.2 啤酒发酵方法的选择 (14)
1.4.3 啤酒发酵工艺 (16)
1.4.4酵母的添加与回收 (19)
1.4.5发酵设备的降温控制 (19)
1.4.6啤酒生产副产物的利用 (20)
1.4.7 成品啤酒 (20)
第二章工艺计算 (22)
2.1 物料衡算 (22)
2.1.1 物料衡算的意义 (22)
2.1.2 物料衡算基础数据 (22)
2.1.3 100㎏原料生产10°P啤酒的物料衡算 (22)
2.1.4 生产100L 10°P啤酒的物料衡算 (23)
2.1.5 年产7万吨10°P啤酒糖化车间物料衡算 (25)
2.2 耗热量的计算 (27)
2.2.1 糖化用水耗热量Q1 (28)
2.2.2 第一次米醪煮沸耗热量 (28)
2.2.3 第二次煮沸前混合醪液升温至70℃的耗热量 .. 29
2.2.4 第二次煮沸混合醪液耗热量 (30)
2.2.5 洗糟水耗热量 (31)
2.2.6 麦汁煮沸过程中耗热量 (31)
2.2.7 一次糖化总耗热量 (32)
2.2.8 一次糖化蒸汽耗用量 D (32)
2.2.9 糖化小时最大蒸汽耗用量 (32)
2.2.10 蒸汽单耗 (32)
2.3 工艺耗水量计算 (33)
2.4 工艺耗冷量的计算 (35)
2.4.1 发酵车间工艺流程 (35)
2.4.2 工艺技术指标及基础数据 (35)
2.4.3 工艺耗冷量的计算 (35)
2.4.4 发酵车间工艺总耗冷量 (38)
2.4.5 非工艺耗冷量 (38)
2.4.6 非工艺总耗冷量 (39)
2.4.7 总耗冷量 (39)
第三章发酵车间设备设计与选型 (41)
3.1 发酵罐的设计与选型 (41)
3.1.1 发酵罐体积的确定 (41)
3.1.2 发酵罐个数的确定 (41)
3.1.3 发酵管材料的选择 (42)
3.2 发酵车间其他附属设备选型 (46)
3.2.1 清酒罐 (46)
3.2.2 扩大培养罐选型 (47)
3.2.3 麦汁杀菌罐 (49)
3.2.4 贮酒罐的设计与选型 (49)
第四章车间布置 (51)
4.1 厂房的整体布置和轮廓设计 (51)
4.1.1 厂房的整体布置 (51)
4.1.2 厂房的立体布置 (51)
4.1.3 厂房的平面布置 (51)
4.1.4 厂房建筑结构 (51)
4.2 发酵车间设备布置 (51)
4.2.1 发酵设备 (51)
4.2.2 泵 (52)
4.2.3 过滤机 (52)
4.2.4 清酒罐 (52)
参考文献 (53)
致谢 (54)
摘要
摘要
本设计为年产7万吨10°P啤酒厂发酵车间工艺设计,其生产原料为大麦麦芽和大米,生产旺季占全年产量的80%,全年生产天数为300天,设计的主体为发酵车间,主体设备为发酵罐。
首先对原料、制备、糖化、发酵工艺进行选择及论证,再通过物料和热量衡算确定糖化车间主要设备的容量和数量,对发酵车间附属设备进行选型,对发酵罐进行结构及强度设计,在此基础上,对主体设备发酵罐进行设计计算,最后绘制出发酵车间设备平面布置图,发酵车间带控制点流程图和全厂工艺流程方块图。
关键词:啤酒厂,发酵,发酵罐,工艺计算
四川理工学院学士学位设计
ABSTRACT
The design is the annual output of 7 million tons of 10 °P brewery fermentation process design, the production of raw materials for barley malt and rice, production peak season account for 80% of the total production,a year of production days for 300 days, the design of main workshop for fermentation workshop, the main equipment for fermentor. First I through choose all technical parameters to determine the whole process, again through material and heat balance sure saccharificati on workshop of main equipment of capacity and quantity, then I choose the proper type of accessorial equipments. On this basis, I will finish fermentor design calculations, finally plot fermentation workshop equipment layout, fermentation workshop diagram with control points and the whole process flow block diagram.
KEY WORDS: brewery; fermentation; fermentor; process calculation
前言
啤酒是以大麦经发芽制成的大麦芽为主要原料,以大米或其它谷物
为辅助原料,以本地主产淀粉物为主,经麦芽汁的制备、糖化、添加酒花、煮沸、过虑、啤酒酵母发酵等过程,酿造而成含二氧化碳,低酒精浓度的酿造酒。
啤酒是酒类中酒精含量最低的饮料酒,而且营养丰富,人们适量饮用时,酒精对人体的毒害非常小。
在1972年世界第九次营养食品会议上,曾推荐啤酒为营养食品,也有人把啤酒称作营养食品、可口食品、卫生食品、方便食品。
据研究显示,啤酒里所含的各种组成成份不但有非常高的营养价值,而且还具有良好的医药疗效,具体表现在以下两个方面:一方面,啤酒中酒精含量较低(10度黄啤酒含酒精3%左右),不仅对胃和肝脏没有损害,还可以平缓地促进人体血液循环。
另一方面,啤酒中含有烟酸,在维生素B1和B6维持心脏正常活动的同时,烟酸能扩张血管,加速新陈代谢,因此啤酒对心血管系统有益。
自20世纪90年代,中国啤酒行业进入了快速发展的阶段,行业发展至今,中国的啤酒产量和人均消费量均有大幅度提升。
2003-2007年5年间,中国啤酒经济指标取得了一定增长,啤酒产量增加1426万千升,增长56.9%。
中国啤酒消费仍有很大的提升空间。
从世界范围看,发达国家啤酒的人均消费量增长缓慢,而在经济增长较快地区,如东欧和中国的啤酒需求量和产量增长速度远远高于世界平均增长速度,增速比发达国家高3%。
中国啤酒消费存在着地域分布的不均衡性。
中国啤酒行业的发展路径与世界啤酒的发展路径基本一致,也就是从发达地区向不发达地区过
渡。
随着社会的发展,啤酒市场的竞争越来越激烈了,并且广大消费者
对啤酒种类风味和质量的要求也越来越高,相应的新产品也层出不穷。
因而,我个人认为很有必要将啤酒生产方面的技术科学地总结和分析,
以推动啤酒产品多样化发展。
随着人们,饮食消费结构的不断调整,生
活水平的不断提高,啤酒已进入了万户千家。
然而调查显示我国人均的
啤酒消费却还没有达到世界平均水平。
所以只有建设新的、大型的啤酒
厂,增加产量,才能满足人们日益增长的物质生活需求。
因此,对于啤酒厂的设计是有意义的,是很有必要的。
2009年至2012年,啤酒行业面临着较好的发展际遇:国民经济持续快速发展和城市化水平的提高,给行业发展创造了巨大的需求空间;西部大开发、振兴东北地区等老工业基地、促进中部崛起和建设社会主义新农村等重大发展战略,为啤酒行业创造了新的发展机遇;全球经济和区域经济一体化进程的加快,为中国啤酒行业在更大范围内配置资源、开拓市场创造了条件。
第一章啤酒工艺选择与论证
全厂工艺流程图
麦槽酒花
↑↑
麦芽→粉碎→糖化→过滤→混合麦汁→煮沸→沉淀→冷却→充氧
→
↑↓↓↓
大米、麦芽→粉碎→糊化酒花糟热凝固冷凝固物
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→罐酒→压盖→检验→杀菌→贴标→喷码→检验→装箱
图2-1 全厂工艺流程图
1.1啤酒原料
1.1.1 大麦
自古以来大麦是酿造啤酒的主要原料,在酿造时先将大麦制成麦芽,再进行糖化和发酵。
大麦按籽粒在麦穗上断面分配形式,可分为六棱、二棱、四棱大麦我国华北地区都种植六棱大麦,南方都种植二棱大麦。
因此,在本设计中选用二棱大麦。
1.1.1.1大麦的化学成分
1.淀粉
淀粉是大麦的主要贮藏物,存于胚乳细胞壁内。
大麦淀粉有大颗粒(20-40微米)和小颗粒(2-10微米)之分。
二棱大麦的小颗粒淀粉数占90%,但其质量只占10%左右。
淀粉粒中大约有97%的化学纯淀粉,0.5%-1.5%的含氮化合物,0.2-0.7%的无机盐,0.6%的高级脂肪酸。
其密度大于水,故在水中下沉。
2.半纤维素和麦胶物质
半纤维素和麦胶物质是胚乳细胞壁的组成部分。
胚乳细胞内主要含淀粉,发芽过程中只有当半纤维素酶将细胞壁分解之后,其他水解酶才能进入细胞内分解淀粉等大分子物质。
3.蛋白质
大麦中蛋白质含量的高低及其类型,直接影响制麦和酿造工艺以及成品啤酒的质量。
按其在不同溶剂中的溶解度和沉淀形状分为下列四组。
(1)清蛋白清蛋白溶于水和稀的中性盐溶液及碱溶液中,因此麦汁中含有清蛋白。
加热时从52℃开始,清蛋白从这些溶液中凝固析出,即随着煮沸的进行而加速凝固。
(2)球蛋白球蛋白是种子的储藏蛋白,占大麦总质量的31%,不溶于纯水,溶于稀酸和稀碱。
溶解的清蛋白和球蛋白一样,在90℃以上全部凝固,但是凝固并不完全。
(3)醇溶蛋白醇溶蛋白不溶于纯水及盐溶液,也不溶于无水乙醇,而溶于体积百分数为50%—90%的无水乙醇溶液或酸碱溶液,经加热不凝固。
某些醇溶蛋白是造成啤酒浑浊和氧化浑浊主要成分。
(4)谷蛋白谷蛋白不溶于中性盐溶液和纯水,溶于稀碱。
谷蛋白和醇溶蛋白使构成麦糟蛋白质的主要成分。
1.1.1.2啤酒酿造对大麦的质量要求
1. 感官
(1)色泽良好的大麦有光泽,淡黄,不成熟大麦呈微绿色;受潮大麦发暗,胚部呈深褐色;受霉菌侵蚀的大麦呈灰色或微蓝色。
(2)气味良好的大麦具新鲜稻草香味,受潮发霉则有霉臭味。
(3)麦粒形态麦粒以短胖者比瘦长者为佳,前者浸出物高,蛋白质低,发芽快。
2. 物理检验
(1)干粒重以无水物记干粒重应为30-40g。
(2)麦粒均匀度按国际通用标准,麦粒腹径可分为 2.8,2.5,
2.2mm三级。
2.5mm以上麦粒占85%者属于一级大麦。
3.化学检验
(1)水分测定水分是计算干物质的基础。
原料大麦水分不高于13%,否则不能贮藏,易发生霉变,呼吸损失大。
(2)蛋白质蛋白质含量一般要求为9%-12%。
1.1.2 啤酒糖化的其他原料
在啤酒麦汁中制造的原料中,除了主要原料大麦麦芽以外,还包括
特种麦芽,小麦麦芽及辅助原料。
1.大米:原则上凡大米不论品种均可用于酿造,但从啤酒风
味而言,米的食感越好,酿造的啤酒风味也越好。
由于大米淀粉含量高(75%-82%),无水浸出率高达90%-93%,无花色苷,含脂肪低(0.2%-1.0%),并含有较多泡持蛋白,用它做辅料酿造啤酒,啤酒的色泽浅、口味纯净,泡沫洁白细腻,泡持性好,它是优良的啤酒辅料。
2.小麦:我国是世界小麦主要生产国。
小麦发芽后制成的小
麦芽也是酿造啤酒的主要原料。
利用小麦做辅料,麦汁总氮和α-氨基氮均比大米高,发酵快,但过滤和煮沸麦汁略浑浊,需进行处理为好,酿成的啤酒泡沫细腻、持久。
3.淀粉:淀粉纯度高、杂质少、粘度低、无残渣、可生产高
浓度啤酒。
但是由于淀粉是原粮加工产品,一般价格均高于原料,在啤酒中作为辅料使用和原料相似,因此,淀粉作为辅料使用不如原料经济。
1.1.3 啤酒花和酒花制品
酒花赋予啤酒柔和优美的芳香和淡爽的微苦味,能加速麦汁中高分子蛋白的絮凝,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。
1.1.3.1 酒花的主要化学成分
酒花的化学组分中,对啤酒酿造有特殊意义的三大成分为酒花精油,苦味物质和多酚。
1. 苦味物质苦味物质是提供啤酒愉快苦味的因素,在酒花中主要指α-酸,β-酸及一系列氧化,聚合产物。
2. 酒花精油酒花精油是酒花腺体另一种重要成分,经蒸馏后成黄绿色油状物,是啤酒香气的重要来源,是啤酒开瓶闻香的主要成分。
3.多酚物质酒花中物质约占总质量的4%-8%,他们在啤酒酿造中的作用为:a.在麦汁煮沸时和蛋白质形成热凝固物。
b.在麦汁冷却时形成冷凝固物。
c.在后酵和储酒直至罐瓶以后,缓慢和蛋白质结合,形成气雾浊及永久混浊物。
d.在麦汁和啤酒中形成色泽物质和涩味。
1.1.3.2 酒花的品种
酒花按世界市场上供应的可分为四类:
A类:优质香型酒花。
优质香型酒花的α-酸含量为 4.5%-5.5%,α-酸、β酸的比值为1:
1,酒花精油含量为 2.0%-2.5%。
B类:香型酒花(兼型)
普通香型酒花的α-酸含量为 5.0%-7.0%,α-酸、β酸的比值为 1.2—2.3酒花精油含量为0.85%-1.6%。
C类:没有明显特征的酒花
D类:苦型酒花
优质苦型酒花的α-酸含量为 6.5%-10.0%,α-酸、β酸的比值为2.2-2.6。
1.1.3.3 酒花制品
1.酒花粉
我国啤酒厂目前均把商品压榨酒花,在使用前用锤式粉碎机粉碎成颗粒1mm以下的酒花粉。
这种粗加工方法也存在缺点,因此使用酒花粉,应在酒花厂,酒花温度在55℃以下,干燥至水分为5%-6%然后进行粉碎,粉碎后立即包装于密闭容器中,并冲入惰性气体。
2. 酒花颗粒
酒花颗粒是把酒花压榨成直径2-8mm,长约15mm的短棒状,增加其密度,减少其体积,同时也降低了它们的表面积,在惰性气体中保存,酒花不易氧化变质,颗粒酒花是世界上使用最为广泛的酒花制品。
1.1.4 啤酒酿造用水
啤酒生产用水主要包括加工水及洗涤,冷却水两大部分。
加工用水中投料水,洗糟水,啤酒稀释用水直接参与啤酒酿造,是啤酒重要原料之一,在习惯上称作酿造水。
啤酒酿造水的性质,重要取决于水中溶解盐类的种类和含量,水的生物学纯净度及气味,酿造水对啤酒生产全过程将产生很大的影响,如糖化时水解酶是活性和稳定性,酶促反应的速度,麦芽的酒花在不同含盐水中溶解度的差别,盐和蛋白质及酚类物质的絮凝成点,酵母生长,发酵风味物质的形成等,最终还将影响到啤酒的风味物质和稳定性。
大自然的天然水源分为如下几种:雨水,雪水,地表水,地下水,冰水,海水。
1.1.4.1 水中无机离子对啤酒酿造的影响
1.水中的碳酸盐和重碳酸盐有降酸作用:HCO
3-+H+→H
2
O+CO
2
大麦籽粒中存在复合磷酸盐,发芽中受到磷酸酯酶的降解,形成游离的
H
2PO4_,由于H
2
PO
4
在K
2
的作用下分解为H+,它使麦芽醪呈偏酸性,水中
重碳酸盐的降酸作用,使麦芽醪PH升高,引起一系列的工艺缺点:(1)
造成过滤减慢,收得率下降。
(2)啤酒色泽和涩味增加。
(3)啤酒的稳定性降低。
(4)改变酒花的苦味,使啤酒苦味粗糙。
2.水中钙,镁离子的增酸作用:3Ca+2HPO
4-→Ca(PO
4
)
2
+2H+。
在啤酒
糖化时,Ca2+含量在每升40到70毫克,能保持淀粉液化酶的耐热性。
麦汁含Ca2+在每升80到100毫克时,可促进麦汁煮沸时形成单宁—蛋白质—钙的复合物,促进热凝固物蛋白质的絮凝。
Mg2+在麦芽中含量约为130mg/L.啤酒酿造用水中含有10—15mg/L的Mg2+已经足够,不宜超过80mg/L。
3.优质啤酒含Fe2+应少于0.1mg/L,若含量大于0.5mg/L,会对啤酒质量造成损害,使啤酒泡沫不洁白,加速啤酒的氧化浑浊。
Mn2+对啤酒的影响与二价铁离子相似。
4.Na+,K+常常在50—100:300—400.过高常常使浅色啤酒变得粗糙,不柔和。
5.Cl-对啤酒的澄清和胶体稳定性有重要作用,它能赋予啤酒丰满的酒体,爽口,柔和的风味。
酿造水中含有20—60mg/L的Cl-是必须的。
1.2 麦芽制备
麦芽制备工艺决定了麦芽品种和质量,从而决定了啤酒的类型,麦芽的质量将直接影响酿造工艺和成品啤酒的质量。
制麦的目的在于使大麦发芽,产生多种水解酶类。
以便通过后续糖化,使大分子淀粉和蛋白质得以分解溶出。
而绿麦芽经过烘干将产生必要的色,香,和风味成分。
全制麦过程大体可分为原料分级,浸麦,发芽,干燥、除根等过程。
现代啤酒生产,工业化程度越来越高,啤酒工厂一般不自行生产麦芽,而是从专门的麦芽生产工厂购买所需麦芽,以达到降低生产成本的目的。
1.3 麦芽汁制备工艺
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:
1. 原料中有效成分得到最大限度的萃取;
2. 原料中无用和有害的成分溶解最少
3. 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
4. 保证上述三点原则的前提下,缩短生产时间,节省工时,节能是本车间的要求。
1.3.1 麦芽与大米的粉碎
在啤酒生产中,不单要考虑物料粉碎操作的经济性,更应该考虑啤酒酿造的特殊要求:(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容性物质粉碎过细,会增加过滤阻力。
影响过滤操作。
(3)淀粉等储藏物质的粉碎细度,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。
1.麦芽的粉碎
麦芽粉碎的方法主要有:干法粉碎,湿法粉碎,回潮干法粉碎,以及连续调湿粉碎。
本设计采用麦芽湿法粉碎,湿法粉碎全部操作有:浸渍→磨碎→匀浆→泵出。
在0.5-2小时内完成一批投料,根据日加工量,选择适当的机器台数。
粉碎过程应尽量缩短麦芽在机器内的停留时间,以防止受到污染。
湿法粉碎麦芽皮壳充分吸水变软,粉碎时皮壳不易磨碎胚乳带水研磨均匀,糖化速度快。
湿法粉碎可提高过滤速度20%-25%或提高投料量,麦糟层厚度可达500-600mm , 但不影响过滤。
2.大米的粉碎
大米采用对辊碎机进行干法粉碎,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。
1.3.2 糖化原理
糖化是将麦芽和辅料中高分子物质机器分解产物(淀粉,蛋白质,植酸盐,半纤维素等机器分解中间产物,通过麦芽中各种水解酶的作用,以及水和热能的作用,使之分解并溶解于水,此过程称作“糖化”。
溶解于水的各种干物质称作“浸出物”,而构成的澄清液称作“麦芽汁”或“麦汁”。
麦汁中浸出物的含量和原料中干物质的比称“无水浸出率”。
糖化中的工艺控制,主要通过下列环节来进行:(1)麦芽的质量,辅料的种类及其配料比。
(2)麦芽及非发芽谷物的粉碎度。
(3)控制麦芽中各种水解酶的作用条件,如(温度,PH,底物浓度,作用时间)。
(4)加热温度和时间。
(5)需通过外加酶制剂、酸、无机盐进行调节控制。
1.3.3 糖化方法及设备
糖化方法可分为以下几类:
1. 煮出糖化法:煮出糖化法麦芽醪利用酶的生化作用和热力的物理
作用,使有效成分分解和溶解,通过部分麦芽醪的热煮沸,并醪,使醪液逐步梯级升温至糖化完毕。
部分麦芽被几次煮沸即几次煮出法。
2. 浸出糖化法:浸出糖化法是指麦芽醪利用酶的生化作用,用不断加热或冷却调节醪液的温度,使糖化完成,麦芽醪未经煮沸。
3. 其他糖化法:其他糖化法都由以上两种方法演变而来,以上两种方法用于最初的纯麦芽的糖化,当采用不发芽谷物作为辅料,进行糖化时必须先进行预辅料的预处理--即糊化和液化。
这就是复式糖化法。
由于浸出糖化法要求使用溶解良好的麦芽,成本高,原料利用率低,且更适合酿造上面发酵啤酒,本设计不采用。
而煮出法糖化法可以补救一些麦芽溶解不良的缺点,原料利用率高,糖化时间短,麦汁成份好,适合酿造传统下面发酵啤酒。
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、二次和三次煮出糖化法。
二次煮出糖化法:此法灵活性大,适于各种质量的麦芽和类型的啤酒,其操作较简单,煮沸时间短,能耗较小,设备利用率高,生产周期短,成本低。
故本设计才用此方法进行糖化。
1.3.4 麦芽醪的过滤
糖化过程结束时,已基本完成了麦芽和辅料中高分子物质的分解、萃取。
因此,必须在短时间内把麦汁和麦醪分离。
此分离过程称麦芽醪的过滤。
麦芽醪的过滤过程包括如下三个过程:
(1)残留在糖化醪中的耐热性的α-淀粉酶,将少量的高分子糊精进一步液化,使之全部转变成无色糊精或糖类,提高原料浸出物收得率。
(2)从麦芽醪中分离出“头号麦汁”。
(3)用热水洗涤麦糟,洗出麦糟中的可溶性浸出物,得到“二滤、三滤”麦汁。
麦芽醪的过滤工艺基本要求:迅速和较彻底地分解可溶性浸出物,尽可能减少有害于啤酒风味的麦壳多酚、色素、苦味物,以及麦芽中高分子蛋白质、脂肪、脂肪酸、β-葡聚糖等物质被萃取,尽可能获得澄清透明的麦汁。
1.3.4.1 过滤方法的选择
1. 过滤槽法
过滤槽是最古老的方法,也是至今采用最普遍的方法,它是以过滤筛板和麦糟构成过滤介质,用醪的液柱高度 1.5-2.0m产生静压力为推动力实现过滤。
2.压滤机法
板框式压滤机是由容纳糖化醪的框和分离麦汁的滤布及收集麦汁的滤板各若干组组成过滤原件,再配以顶板、支架、压紧螺杆或液压系统组成。
通过比较可知过滤槽法对麦芽粉碎度要求严格,过滤、洗涤时间长,并且过滤速度慢,因此在本设计中选用板框式压滤机。
1.3.5 麦汁的煮沸和酒花的添加
1. 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进行,称煮沸锅。
麦汁煮沸锅具有多种形式,本设计选用的是列管式内加热器圆形麦汁煮沸锅。
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。
其优点有:(1)设备投资少,无需维护,没有磨损,耗电量低;(2)热辐射损失小;(3)煮沸温度和蒸发速率可以调整;(4)设备简单,不需外加加热器和搅拌器。
2. 麦汁煮沸方法
传统煮沸锅均采用常压煮沸,近代较多采用密闭煮沸、加压煮沸,特别是低压煮沸更受到普遍欢迎。
常压煮沸: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。
故本设计采用该方法。
3. 酒花的添加
酒花添加量应依据酒花质量(含α-酸的量),消费者习惯,啤酒品种,浓度等不同而不同。
浅色啤酒苦味物值为15-40(Bu)之间,一般在此范围内选取一个固定值,生产时允许在固定值上波动±5 Bu。
对设计而言,为便于物料衡算,酒花添加量定为每100mL热麦汁添加0.2%酒花。
但实际生产时由于酒花品质,添加时间和方法,发酵条件,酵母品种等条件的不同或变动,酒花中有效物质损失变化很大,应根据以上情况,在衡算基础上做一定的调整。
酒花的添加方法,还是以传统分3~4次添加法为主。
酒花添加分三次完成,操作如下:
第一次:煮沸5~15分钟后,添加总量的5%~10%,主要作用是消除煮沸物得泡沫。
第二次:煮沸30~40分钟后,添加总量的55%~60%,主要是萃取α-酸,并促进异构。
第三次:煮沸后80~85分钟,添加总量的30%~40%,主要是萃取酒花油,提高酒花香味。
1.3.6 麦汁的处理
从煮沸锅放出的定型热麦汁,进入发酵以前还需要进行一系列处理:酒花糟分离,热凝固物分离,冷凝固物分离,冷却,充氧等才能成为发酵麦汁。
近代的啤酒生产大大缩短了发酵和贮酒周期,发酵容器也增大到数百至上千立方米,因此,对麦汁处理要求是:
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空气接触,防止氧化。
麦汁冷却后,在发酵前,根据进罐时间,必须补充适量空气,供酵母前期呼吸。
3. 麦汁处理各工序中,严格杜绝有害微生物的污染。
麦汁处理应适用设备的要求不同,流程很多,经比较采用以下流程对麦汁进行处理:。