年產20萬噸啤酒廠糖化車間的設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 損失，且不安全，而一段冷卻是以水為載冷劑，不需酒精，也可將酒精水溶液減少一半。 綜上所述，本設計采用一段式冷卻法對麥汁進行冷卻。 (四 )麥汁的充氧 高濃釀造由于麥汁濃度提高，麥汁溶氧水平降低。根據有關資料報道，在 10℃條件下 ， 麥汁通空氣只能得到 ，而通入純氧能得到。因此，高濃釀造通入空氣無法滿足酵母菌株繁殖所需氧氣，必須通入部分純氧方可達到麥汁所需的含氧量。在薄板冷卻器中，麥汁吸氧很差，一般需在冷麥汁出口管道中安裝倒 U形管或文丘里管進行充氧。 本設計采用無油、無菌的壓縮空氣和部分純氧，在冷卻麥汁的輸送過程中，通過文丘里管在線上通風充氧 ,麥汁充氧量控制在 8~10ppm，若充氧量不足（ 6ppm），前期發酵尚可，后期降糖慢，麥汁發酵不完全，發酵度低；若麥汁充氧量過大（ 10ppm），酵母增殖過多，降低乙醇含量。酵母代謝產物增高，雙乙酰峰值高而慢，會推遲雙乙酰還原時間。麥汁分四批進罐，最后一批不進行通風，以免延長酵母停滯期，增加雙乙酰，使罐中泡沫增加，影響罐容積。 七、酵母的擴大培養 啤酒酵母純正與否，對啤酒發酵和啤酒質量的影響很大，啤酒酵母經擴大培養，達到一定數量后，供生產現場使用。 １３ 擴大培養的關鍵在于： 1． 選擇優良的單一細胞出發菌株。 2． 在整個擴培中保證酵母品種健壯，無污染。 啤酒酵母的擴大培養流程為： 斜面試管 (原菌 ) 試管培養 巴氏瓶培養 卡氏罐培養 漢生罐培養 酵母增殖桶 酵母添加罐 發酵罐 酵母擴大培養須注意的問題有： 1． 擴大培養酵母須注意控制擴大的倍數和各級培養階段的溫度，每次的擴大倍數在漢生罐以前一般為 10?20 倍，在漢生罐之后控制在 4?6 倍。擴大培養的溫度為先高后低，逐步下降，開始可控制在 25℃左右，每一個擴大培養階段的溫度降低幅度不要太大，以免抑制酵母菌的繁殖活性。 2． 一切培養用具，包括容器，器皿，操作器械，培養基等，都必須嚴格消毒滅菌。 3． 對每一次擴大移種后酵母細胞發育的情況，都必須進行認真 的鏡檢。 4． 每次擴大培養的移種應選在出芽率最高，死亡率最低的時候，這樣可以縮短培養時間 (在酵母對數生長期移種 )。 5． 酵母菌的增殖必須有氧存在，因此，在擴大培養期間須不斷地供應無菌空氣或氧，應使發酵麥汁具有 8?10mg/L 的含氧量。 本設計中采用 G03 酵母菌株 作為啤酒生產用菌株，由于采用高濃釀造技術，因此在進行工廠放大之前，應對 G03 菌株進行小型試驗，測定該菌株在高濃麥汁中所需要的發酵溫度和溶解氧含量。 成熟酵母的質量標準為： 細胞密度： 70?106個 /ml； 芽生率： 30%； 次甲基蘭染色率： %； 鏡檢：無桿菌，細胞較整齊； 肝糖染色率： 80%。 八、發酵 冷卻的麥汁添加酵母后，即進行發酵，現在一般采用圓筒體錐底發酵罐(.)發酵。 (一 )發酵方法分類 單釀罐發酵：前發酵 ,主發酵 ,后發酵 ,貯酒全部在一個罐中完成 圓筒錐底 ⑴前發酵，主發酵在發酵罐完成， 發酵罐發酵 兩罐法發酵 后發酵和貯酒在貯酒罐中完成。 ⑵前發酵，主發 酵，后發酵在發酵罐 １４ 中完成貯酒在另一貯酒罐完成。 (二 )圓柱錐底發酵罐具有如下優點 1． 因該罐具有錐底，主發酵后回收酵母方便。 2． 罐本身具有冷卻夾套，冷卻面積能夠滿足工藝上的降溫要求。 3． 圓柱錐底罐是密閉罐，可以回收二氧化碳，也可進行二氧化碳洗滌；可以作發酵罐，也可以作貯酒罐。 4． 罐內的發酵液，由于罐體高度而產生的二氧化碳梯度，以及冷卻方位的控制，可以形成自下而上或自上而下的自然對流。 (三 )單釀罐發酵具有如下優點 1． 不用泵倒罐，減少吸收氧的缺陷。 2． 能節省冷耗，減少 酒液的損失。 3． 減少清洗罐的操作和費用，依賴 ，工藝衛生更容易得到保證。 因此本設計采用圓柱錐底發酵罐的單罐發酵法。 (四 )單罐法發酵工藝 1． 酵母添加方法和添加量 錐形罐的容量一般是麥汁批產量的幾倍，麥汁都是連續追加滿罐，添加酵母時應考慮盡量縮短酵母繁殖期。本設計采用分批接種酵母，第一批麥汁根據正常要求通風 (溶氧達 12?14mg/L 左右 )， 添加全部酵母的部分 (30?40%)，追加第二批麥汁時，將余量酵母全部加進去，仍按常規通風。以后繼續追加麥汁，每次少量通風或不通風，最 后一批可不通風，以免雙乙酰峰值后移，同時也避免酒液其他成分的氧化和泡沫溢出罐外。因本設計采用高濃發酵技術，故酵母的添加量約為(14?18) 106個 /ml 麥汁。 2． 主發酵溫度 過去傳統的主發酵溫度，多采用 8℃左右，而在近代的大罐釀造中，為了加速發酵，縮短酒齡，常采用麥汁在 11?12℃發酵，用此方法其代謝產物不會有太大的變化，且發酵周期也由過去傳統發酵的 2?3 個月，縮短為 20?25d 左右。但由于本設計中采用的是高濃釀造，考慮到酵母在高濃麥汁中的忍受性，故此適當提高主發酵溫度至 14?15℃，這樣有利于酵母 的起酵與繁殖，為酵母在高濃麥汁中正常代謝創造條件。 3． 雙乙酰還原溫度 雙乙酰還原溫度的控制是啤酒成熟和酒齡長短的關鍵，雙乙酰還原溫度可以等于、高于或低于主酵溫度，但相對而言，若雙乙酰的還原溫度低于主酵溫度，則更有利于獲得風味柔和、協調的啤酒，其質量較好，但發酵所需要的時間會較長；相比而言，采用同溫還原介于高溫和低溫還原之間，它既能保持啤酒較好的風味，同時也不致于引起發酵周期的延長，同時由于溫度不變，可操作性較強。故此在本設計中，作者采用同溫還原的方式進行雙乙酰的還原。 4． 發酵工藝曲線 １５ 用 G－ 03 酵母菌株進行單釀罐發酵的工藝曲線如圖 所示。 5． 冷卻降溫 雙乙酰還原至規定的指標后，對酒液開始冷卻降溫，降溫速率控制在 ℃/h，此時雙乙酰仍在繼續進行還原，當酒液降溫至 5?6℃時，維持 24?28h，分三?四次回收酵母泥，最后繼續降溫至 0?－ 1℃，貯酒 8d 左右，再進行成品啤酒的過濾與灌裝。 九、發酵車間的 CIP 清洗系統 發酵車間的清洗系統擔負麥汁冷卻薄板換熱器及麥汁輸送管路，酵母擴大培養車間，發酵大罐及發酵車間輸送管道，酵母回收系統等的清洗。 (一 )麥汁從沉淀槽 薄板換熱器 發酵罐罐路清洗體系 每批次：進麥汁前用 85℃熱水清洗 20min，無菌空氣頂出清洗水走麥汁。 每 15?20 批次后： 85℃熱水清洗 20min，堿性清洗劑循環清洗 30min，用無菌空氣頂出清洗劑 5min，消毒劑循環清洗 15min，無菌空氣頂出無菌水后即可麥汁。每月用酸性清洗劑代替堿性清洗劑按上述流程走。 (二 )大罐清洗 1． 80℃熱水清洗 20min 加熱污垢。 2．停 5min，排走熱水。 3．堿性清洗劑循環清洗 30min，同時補入無菌空氣。 4．泵回堿性清洗劑 5min。 5．消毒劑消毒 15min。 6． 泵回消毒劑 5min。 7． 無菌水清洗消毒劑 10min，邊清洗邊排除余水。 8． 保壓 備用 (在整個清洗過程中 )。 每季度在第 4 步后加酸洗 20min，除去大罐中的草酸鈣結晶。 其中堿性消毒劑為： 3％ ～ 5％ NaOH＋ ％ EDTA 圖 發酵工藝曲線02468101214160 4 8 12 16發酵時間／d發酵溫度／℃ １６ 十、過濾前高濃啤酒的稀釋 (一 ) 高濃釀造 高濃釀造指生產比正常濃度高的麥汁，然后在糖化以后的生產工序中加水稀釋，使啤酒仍然保持原有正常原麥汁濃度的方法。 高濃釀造法的優點： 1． 糖化和發酵設備的利用率提高，節省工廠建設投資。 2． 生產費用降低，熱能和冷量顯著降低，能降低成本。 3． 實物勞動 生產率的提高。 4． 啤酒非生物穩定性提高。 5． 香味穩定性提高。 6． 淡爽風格更突出。 但其具有如下缺點： 1． 糖化時原料浸出物收率下降。 2． 酒花 ?酸 的利用率下降。 3． 不易制造濃醇風格的啤酒。 綜上所述，因本設計是制造 11oP 淡爽型啤酒，并且采用單獨收集淡的洗糟麥汁，經活性炭吸附過濾后，作為下一輪第一次洗糟用水的方法以提高浸出物收率，故本設計采用高濃釀造法。 (二 ) 稀釋方法的確定 稀釋方法有三種： 1． 稀釋麥汁：糖化麥汁采用高濃度，在回旋沉淀槽稀釋，此法僅使用在糖化能力不足的工廠。 2． 前稀釋：主發酵用高濃度，后發酵 (雙乙酰還原 )時稀釋，此法對稀釋水脫氧要求低。 3． 后稀釋：啤酒發酵、貯酒結束、成熟酒在后處理或過濾前稀釋，此法是典型的高濃釀造后稀釋法。 在哪一工序進行稀釋，各廠的做法不同，有的在發酵罐中稀釋，有的在貯酒時稀釋，有的在濾酒前或濾酒后稀釋。一般說來，越在后面的工序中稀釋，設備利用率就提高得越多，但技術條件要求越高，對稀釋用水的水質要求越嚴格。另外，由有關資料表明，在整個高濃度釀造過程中，稀釋工序越向后推 (即高濃度的形式保持的時間長些 )，則啤酒的穩定性相對地要好些。 故本設計采用后稀釋中的濾酒前稀釋，其稀釋用水，需經一定的設備 處理，以保證啤酒的質量。 (三 ) 稀釋用水的制備 1． 稀釋用水的基本要求： (1) 此水應是完全可靠的、無生物量存在的可飲用水。 (2) 此水必須是無任何氣味和異雜口味，而且必須是清沏、透明、無色的。 (3) 如果此水含有消毒的余氯，必須經過嚴格的脫氯處理。 (4) 水中可溶性鐵和錳離子應十分低，總鐵離子應小于 ，鐵加錳離子應 １７ 小于 (5) 此水中溶解氧應該十分低。不同稀釋度對氧含量要求也不同。當稀釋度在10?20％，要求在 ?，當稀釋度 30％時，要求小于 。當稀釋度更大時，要求小于 。 (6) 此水中一般無機離子應該符合飲用水的標準，應該是低鈉離子、低總鹽量的軟水。 (7) 此水中總堿度應比較低，至少要比糖化投料水和洗糟水更低 (一般要求堿度＋2?2 度 ) (8) 此水的溫度和混合啤酒的溫度一致，水中二氧化碳含量應接近和略高于混合啤酒中的含量。 2． 稀釋用水處理流程： 飲用水 —— 水處理和調整離子 —— 除生物 —— 脫氧 —— 冷卻和充 CO2—— 稀釋用水。 (四 ) 定比混合 定比混合指將高濃釀造的成熟啤酒按比例和脫氧過飽和 CO2 的稀釋用水均勻混合。控制高濃釀造稀釋十分重要，稀釋比例過大，影響啤酒口味及膠體穩定性，使啤酒口味淡薄， 甚至有水腥味；稀釋比例太小，設備利用率不高，經濟意義不大。經驗證明，稀釋度在 15％ ?40％，不僅降低生產成本，而且成品啤酒具有色澤淺、口味淡爽、風味穩定和非生物穩定性較好的優點。 十一、過濾 經過后酵的成熟酒，大部分蛋白顆粒和酵母已沉淀，少量懸浮于酒中，須濾除方能包裝。 目前用于啤酒廠的過濾機有如下幾種： 1． 預涂式過濾機 2． 板式過濾機 3． 框式過濾機 4． 濾盤式過濾機 5． 膜過濾機 預涂式過濾機具有如下優點： 1． 可以不斷地添加助濾劑，使過濾性能得到更新、補充。 2． 過濾能力強，可以過濾很混濁的酒。 3． 省汽省水省工，不像濾盤式過濾機 那樣要拆卸和洗棉，且酒損也少。 故其設計采用預涂式過濾機。 為了達到完美的過濾效果，必須分 3 次添加過濾介質： 1． 第一次預涂層：在 200?300KPa 的壓力下，將脫氧水或已濾酒與一定數量的粗土混合，以循環的方式進行預涂，由此形成壓力穩定的基礎預涂層，第一次預涂用量為 700?800g/m2,大約為整個預涂量的 70％左右。 2． 第二次預涂使用較細的、有過濾活性的混合硅藻土，這樣就能截留混濁物質， １８ 并能防止過濾機堵塞。總預涂用土量為 1000g/m2左右，預涂層厚 ?3mm，預涂過程大約需 10?15min。 3． 連續補料，為 不斷更新濾層，以保持濾層的通透性，使流量恒定，進口與出口壓力之差應每小時平均上升 20?30KPa，一般連續補料時多混合使用兩種硅藻土： 2/3 中土和 1/3 的細土，連續補料時的硅藻土用量為： 60?120g/hL 啤酒。 十二、包裝 啤酒包裝是啤酒生產的最后一道工序，對啤酒質量和外觀有直接影響，包裝容器可分為瓶裝、聽裝和桶裝。 (一 ) 空瓶的洗滌 新舊瓶均須洗滌，回收瓶還須經挑選，檢出油瓶、毛口瓶等，回收瓶一般不裝出口酒或優質酒。洗瓶要求瓶內外無殘存物，瓶內無菌，瓶內滴出殘存水無堿性反應。洗滌劑可用 3％的 NaOH 水 溶液或配加葡萄糖酸鈉，連二亞硫酸鈉等，洗滌劑要求無毒性，排污水必須經嚴格處理。 (二 ) 裝瓶 裝酒必須做到嚴格的無菌，盡量減