啤酒发酵工艺设计

啤酒发酵工艺设计

一．啤酒发酵概述

啤酒，是夏季人们钟爱的饮品之一，是人类最古老的酒精饮料，是水和茶之后世界上消耗量排名第三的饮料。啤酒于二十世纪初传入中国，属外来酒种。啤酒是根据英语Beer译成中文“啤”，称其为“啤酒”，沿用至今。啤酒以大麦芽﹑酒花﹑水为主要原料﹐经酵母发酵作用酿制而成的饱含二氧化碳的低酒精度酒。现在国际上的啤酒大部分均添加辅助原料。有的国家规定辅助原料的用量总计不超过麦芽用量的50％。在德国，除出口啤酒外，德国国内销售啤酒一概不使用辅助原料。在2009年，亚洲的啤酒产量约5867万升，首次超越欧洲，成为全球最大的啤酒生产地。

我国第一家现代化啤酒厂是1903年在青岛由德国酿造师建立的英德啤酒厂(青岛啤酒厂前身)。此后，1915年在北京由中国人出资建立了双合盛五星啤酒厂。

我国小型啤酒酿造设备近十年的迅猛发展，在某种程度上标志了我国啤酒装备从数量到质量的快速转变。我国小型啤酒酿造设备经过上个世纪的快速发展之后，现已进入平缓发展阶段。

啤酒发酵过程是啤酒酵母在一定的条件下，利用麦汁中的可发酵性物质而进行的正常生命活动，其代谢的产物就是所要的产品--啤酒。由于酵母类型的不同，发酵的条件和产品要求、风味不同，发酵的方式也不相同。根据酵母发酵类型不同可把啤酒分成上面发酵啤酒和下面发酵啤酒。一般可以把啤酒发酵技术分为传统发酵技术和现代发酵技术。现代发酵主要有圆柱露天锥形发酵罐发酵、连续发酵和高浓稀释发酵等方式，目前主要采用圆柱露天锥形发酵罐发酵

二．啤酒发酵材料与设备

啤酒以大麦芽、酒花、水为主要原料,经酵母发酵作用酿制而成的饱含二氧化碳的低酒精度酒。为了提高啤酒的口味，还添加了啤酒花等。

小型啤酒发酵主要的设备有过滤槽，糖化锅，热交换器，发酵罐，冰水罐，制冷机，消毒车和充满氧气与热氧化碳的气罐。其中发酵罐参数：型号：HD-ST-100L

容积：有效100L规格：总高；1780mm，内径；500mm，外径；660mm, 内胆；2mm, 外包: 1.5mm，sus304,喷金刚砂处理，，0.4um内壁抛光。加热方式：电加热或蒸汽加热。保温：80mm聚氨酯发泡。耕刀：配置摆线针减速机，速比；1：23。搅拌：配置摆线针减速机，速比；1：43.

三，啤酒发酵的工艺设计

1.传统的发酵工艺分前酵（发酵池）和后酵两个阶段，发酵周期长（42-90天，甚至更长）已逐渐被淘汰，现在一般采用露天锥形发酵罐工艺，分一罐法，二罐法两种。一罐法是麦汁在锥形发酵罐内完成发酵全部过程的工艺；二罐法是麦汁在锥形发酵罐内进行主发酵和双乙酰还原，然后转入另一锥形罐或贮酒罐中贮酒的工艺。两种方法控制原理基本相同，比传统发酵工艺更容易用自动控制系统对发酵温度、压力等参数进行控制，酿制出淡、清、爽的啤酒风格，发酵周期大大缩短（21-28天）。

2.发酵过程是放热反应，利用夹套中的冷媒（酒精水、液氨等）将多余热量带走。发酵的各阶段（主酵、双酰还原、降温、贮酒等）温度控制要求各不相同，不同的发酵大罐，不同的发酵工艺控制要求也有所不同，为此，对发酵温度设置了以模糊控制理论为基础、以控制经验作参考的专家智能控制系统，一般采用三段温度检测三段控制的方式（也可采用三段温度检测四段控制，小容量发酵罐也可采用二段甚至一段温度控制，具体根据用户要求），将上、中、下三个温度及其温差模糊量化为多个值，根据不同阶段的控制规则综合对上、中、下三个冷媒开关阀进行控制。由于发酵罐是一个大时滞对象（滞后时间长达十几分钟，甚至更长），

控制中本着“调一调、停一停、看一看”“少量多次”的原则进行控制，以免控制量变化大引起超调，避免发生结冰或大温差现象。

3、啤酒的发酵过程包含以下几个阶段：满罐升温、主发酵期、自然升温、还原期、快速降温、后酵期、缓慢降温、贮酒期。

主发酵期：发酵旺盛期，产生大量CO2，并且随着发酵的深入，麦汁比重逐渐减少，在发酵罐内形成浓度梯度，发酵液由下向上形成对流。这一期间以控制发酵罐上部温度为主，使发酵温度形成上部温度T1<中部温度T2<底部T3的温度梯度，以加快对流使酵母充分悬浮到酒液中参与发酵，发酵是放热过程，随着发酵进行罐内温度不断上升，多余热量用夹套冷某带走。

主发酵期的控制：发酵开始，自然升温阶段，温度不加控制，上、中、下冷媒阀全关，只对三段温度上、中、下进行检测指示，计时进行时间控制。当升高温度接近保温给定值时，进入发酵保温及双乙酰还原阶段，专家控制系统自动进行各项参数比较、判断、分析，对上、中、下温度进行控制，优先开上部阀门，周期性开启中部阀门，一般情况下不开下部阀门。 降温后酵阶段及控制：降温速度一定要缓慢、均匀，严防酒液出现结冰现象。此阶段以控制发酵罐下部温度为主，形成下部温度T3<中部温度T2<上部温度T1的温度梯度，以有利于酵母及杂质沉降，促使酒液稳定，定期排出酵母，以保证底部温度测量准确。优先开下部阀门，根据条件开中部阀、上部阀。

贮酒期及控制：发酵降温至00C后进入贮酒阶段，此阶段应保证三段温度平衡控制，以有利于澄清酒液，饱和CO2，保证酒体稳定，严防出现控制温度上低下高现象，避免酵母重新上升、自溶，影响啤酒质量。发酵过程中压力也是一个很重要的控制参数。发酵罐内压力的大小对双乙酰还原、CO2的产生、啤酒泡沫的效果以及代谢废物的排泄等都有影响，随着发酵进入不同的阶段，压力按工艺要求给定的曲线进行控制。主发酵、双乙酰还原阶段，CO2 大量产生，应及时排出CO2，否则，罐内压力不断增加，溶入在啤酒中的CO2量不断加大，抑制酵母上升悬浮，并使发酵、酵母增殖和发酵副产物的形成逐渐停止，影响发酵效果，甚至压死酵母，一般维持罐内压力在0.1-0.2MPa左右。储酒阶段，CO2很少产生，应作保压控制，罐内压力控制在0.06-0.08MPa左右，使啤酒内含丰富CO2

四，啤酒发酵的步骤

有以下5道工序。但主要是糖化、发酵、贮酒后熟3个过程。

1. 原料粉碎：

a. 设备检查：查看粉碎机内是否有杂质，其它附件是否正常，如果没有异常准备粉碎。

b. 原料检验：麦芽粉碎前看质量是否合格。

C. 粉碎：将麦芽、大米分别由粉碎机粉碎至适於糖化操作的粉碎度。

d. 后处理：切断电源，回收内存物件，清理卫生。

2 . 糖化：a. 设备检查：检查煮沸锅，过滤槽，管件，阀门，仪表，水电供应是否正常，无异常清洗干净，准备投料。 b. 将粉碎的麦芽和淀粉质辅料用温水分别在糊化锅、糖化锅中混合，调节温度。糖化锅先维持在适於蛋白质分解作用的温度(45～52℃)(蛋白休止)。将糊化锅中液化完全的醪液兑入糖化锅后，维持在适於糖化(β-淀粉和α-淀粉)作用的温度(62～70℃)(糖化休止)，以制造麦醪。制备兑醪水，启动过滤槽进行搅拌，把醪液和100摄氏度的水一起搅拌至温度为66°糖化结束。 C. 麦汁的过滤：注意静止时间，到时间要回流，开启有关阀门，回流5---10min，到麦汁清凉为止。测头遍麦汁：过滤20min后，取原麦汁测浓度，从沸锅里取一测量筒麦汁，放在冷水中制30度以下，摇匀，放稳。取量程为0---20BX的糖度表一只，将有水银的一端慢慢插入，接近预计读数时放开，5min后读麦汁凹液面的读数。对应温度查出糖度修正值。洗干净糖度表擦干保存。d, 洗槽：原麦汁过滤到将近露出槽面时，根据原麦汁浓度估算出洗槽水量，加水洗槽，一般洗2---3

次。当混合麦汁浓度达到9.0----9.5 BX时，停止过滤，排槽。 e. 麦汁的冷却：检查换热器管件，依次开启自来水，冰水阀，冰水泵，再开启麦汁阀，麦汁泵，氧气阀，进行麦汁冷却。

3 . 发酵：a。检查：发酵管件，阀门，仪器，冰水和氧气是否正常。洗涤发酵罐，先用自来水洗，再用火碱，再用自来水，最后用双氧水。b。添加酵母，再将冷却后的麦汁送入发酵池或圆柱锥底发酵罐中进行发酵，用蛇管或夹套冷却并控制温度。充氧，麦汁冷却过程中，不断加氧，投料第二天排出凝固物，每天测糖。C。进行下面发酵时，最高温度控制在8～13℃，发酵过程分为酵母繁殖期、起泡期、高泡期、低泡期和泡盖形成期，一般发酵5～10日。发酵成的啤酒称为嫩啤酒，苦味犟，口味粗糙，CO2含量低，不宜饮用。

4. 后酵：为了使嫩啤酒后熟，将其送入贮酒罐中或继续在圆柱锥底发酵罐中冷却至0℃左右，调节罐内压力，使CO2溶入啤酒中。在此期间残存的酵母、冷凝固物等逐渐沉淀，啤酒逐渐澄清，CO2在酒内饱和，口味醇和，适於饮用。

5. 过滤：为了使啤酒澄清透明成为商品，啤酒在-1℃下进行澄清过滤。对过滤的要求为：过滤能力大、质量好，酒和CO2的损失少，不影响酒的风味。过滤方式有硅藻土过滤、纸板过滤、微孔薄膜过滤等。