湘乡啤酒厂暑假生产实习报告
为了让我们充分认识和了解厌氧发酵工程技术的应用,并在此基础上把所学的发酵工程的理论知识与实践紧密结合起来,培养我们在实践际工作中观察、分析、研究和解决问题的能力,增强我们对本专业的兴趣和信心,使我们建立起工程意识,以达到学以致用的目的,经过学院多方面的努力,最终为我们争取到了去酒厂实习的机会,这次机会很难得,所以我们都十分珍惜。在工厂实习期间,我们认真刻苦,积极向工人师傅讨教自已不憧的东西,认真整理笔记,在实习期间我还学到了很多做人、做事方面的东西。这次实习经历让我受益菲浅。
下面我就以我在燕京啤酒大的所学知识对啤酒生产的基本流程作一些简单介绍:
啤酒是以水、麦、大米为主要原料天加酒花,经酵母发酵的含有低酒精度的,含二氧化碳的,起泡的饮料酒。从原材料到成品酒,啤酒生产经历了五个过程。用工艺流程图可表示为:
糖化——发酵——过滤——包装——品检
一、糖化车间
糖化过程是原料降解,浸出的过程,而那些不能被降解的原料残留物即酒糟被当做饲料处理掉。
糖化过程是整个发酵过程的起始,其原料主要是XXX和水,在酒厂,XXX的比例是6:4。在啤酒生产过程中除了
必要的原料外,还需要添加一些辅料,辅料为酒花,酒花油,复合酶,氯化钙等。其中酒花有香型酒花和苦型酒花两种。添加酒花可以赋予啤酒特殊的香味和苦味,以前所使用的酒花都是墨绿色的固体颗粒,随着工业的发展也有经过加工提炼而成的酒花油,相对于固体酒花,具有有效成分浓度高,使用便捷等优点,目前酒厂所使用的香型酒花就是酒花油。
糖化过程的主要工艺流程如下:
糖化过程主要是利用麦本身所含的酶及外加的一些复合酶将麦及大米中的淀粉和蛋白质等物质转化为葡萄糖等有效成分,由于这些反映均是在酶的作用下进行的,故温度的控制非常重要。糖化过程温度控制的流程图如下:
温度70
(1)原材料的预处理
在糖化过程之前,大米和麦需要经过粉碎,大米的粉碎采用干粉碎技术,粉碎的粗细一般根据筛子孔径的大小来调节,分为粗粉碎和细粉碎。麦的粉碎要经过浸湿处理,因为大麦发芽可以使麦内部的酶复活,使酶浓度急剧上升,大米根据其产期的不同分为早稻、中稻、晚稻,麦根据产地的不同又可以分为奥、法麦、甘麦。大米和麦的来源及比例的不同决定了啤酒高低档次的差别
(2)大米的糊化
粉碎后的大米调浆后在动力泵的作用下,从锅的底部打入糊化锅,此种打入方法可以排除糊化锅内部的空气。减少染菌的机会。大米粉先在糊化锅中70C保温30min,在耐高温的α-淀粉酶的作用下,使糖苷键断裂,以一定的速度升温至90C,从而使淀粉成蔗糖和一些小分子片断,然后升温至100C,保温50min使酶失活。在糊化锅中除了添加耐高温的α-淀粉酶以外,还添加了钙离子,钙离子能增加的活性,调节水的硬度,还可以杀菌。
(3)糖化
糖化是利用外在添加的复合酶,使原料中的有用物质转化成为葡萄糖的过程。
下料完毕后,在糖化锅中添加了含有糖化酶、淀粉酶、蛋白酶、纤维素酶四种酶的复合酶。糖化过程中,麦在糖化锅中50C保温50min后,使麦本身所含的蛋白分解酶将蛋白初步分解,然后将糊化锅中的醪液打入糖化锅并升温到65C,普通酒只需对醪一次,而精品酒则需对醪2次,对醪的目的是使原料得到充分利用,40min后升温至68C,此温度为淀粉酶的最适作用温度。为检测淀粉转化成葡萄糖的程度,每隔五分中需要进行一次碘试,使残糖控制在1.0-1.5之间,既而升温到78C,并打回流,淀粉酶在高温下可以继续作用,升温可以抑菌,保持20min后,即可打入过滤槽过滤。
(4)过滤
糖化过程中的过滤主要是除去麦汁中的大颗粒物质及麦壳。麦壳在此过程中充当了过滤介质,过滤完成后麦壳等固形物借助空气压缩机排出,排出的酒糟可作为饲料。
(5)煮沸
麦汁经过滤后被送到煮沸锅中进行煮沸,煮沸可以使酶失活,提高麦汁的稳定性,也可以除去臭味、恶味物质。煮沸开始时,向其中添加颗粒状的苦味酒花,以赋予啤酒特殊的苦味,结束前20分钟,还要在麦汁中添加适量的糖化单宁和卡拉胶。糖化单宁可以提高麦汁的非生物稳定性,而卡拉胶可以吸附高分子蛋白质,提高麦汁的清亮
度,在煮沸结束前十分钟,添加酵母营养盐,为酵母发酵做准备。
(6)沉淀
沉淀是在沉淀槽中进行,主要目的是为了除去麦汁中的固体沉淀物,如酒花残渣,固体冷凝物等。
麦汁从煮沸锅转移到沉淀槽中十分钟左右,向麦汁中添加适量的酒花油,即香型酒花,可以赋予啤酒特殊的香味,沉淀结束后,以一定速度降温至7.5C,即可通知相关部门准备发酵。
CIP清洗系统对整个发酵工艺都很重要,现以糖化车间为例,其它车间不再赘述。
(7)糖化车间CIP清洗系统:
①糖化锅组、下料管、沉淀槽的清洗:
CIP1:50~60C热水10-20min——80-90C碱液20-30min——80-90C热水10-20min——PH检测不呈碱性(停产后)CIP2:80-90C热水20-30min(煮杀菌水)
②煮沸锅
CIP3:冷水喷淋10-15min——80-90C碱水20-30——冷水喷淋5-10min——80-90C热水20-30min——PH检测不呈碱性(旺季煮满20锅后,淡季煮满10锅后)
③沉淀槽
CIP4:50-60C热水喷淋5-10min——80-90C碱水喷淋20-30min——50-60C热水喷淋5-10min——冷水冲至PH不呈碱性(每天一次)
④薄板冷却器
CIP5:80-90C热水5-10min——80-90C碱水20-30min——80-90C热水10-15min——无菌风顶5-10min(生产前,满罐后,停产后)
⑤跨接管
CIP6:井水冲洗干净——消毒液浸泡(停产后)
备注:1、管道清洗杀菌后应进行PH检测,合格后才可进行下一步,。
2、碱液浓度控制在1.5-3%,酸液浓度控制在1.5-2.5%.。
二.发酵
发酵是啤酒生产的核心环节,是酵母将葡萄糖转化为酒精等物质的过程。啤酒的发酵分为前发酵和后发酵两个过程。前发酵是酵母在有氧的条件下将葡萄糖转化成二氧化碳和水,并释放能量的过程。后发酵是酵母在无氧的条件下将葡萄糖转化成酒精的过程。
发酵所采用的罐是椎形罐,罐高18米,体积240立方米,如图所示:
如上图所示,啤酒发酵罐壁由两层金属壳构成,两层壳之间缠绕有蛇形管,用于啤酒发酵过程中发酵温度的调节。由于中国所采用的啤酒发酵酵母采用的是上面发酵酵母,即啤酒发酵过程中,酵母最先处于发酵罐的上层,随着发酵的进行,酵母逐渐下移,最终沉于罐底。
由于酵母所在的位置因为发酵温度会高一些,故将调节温度的蛇形管分为上、中、下三层,同时用三个温度探针分别探测温度,实行对三个部分的温度分开调节,节约能量。
调节温度的方法是向蛇行管中通入冷酶或热水,以降温或升温。冷酶的成分是-4到-7度的含量为20%的酒精水。
发酵过程中温度的变化曲线如下:
7.5时间t
从糖化车间过来的7.5C的麦汁,升温至10度即可进行主发酵,当麦汁糖度降低到3.8度以后,即以0.3每小时的速度降温至5C,
此过程为双乙酰还原的过程。当双乙酰还原到一定的浓度(0.08mg/L),
即可进行降温至0C,储酒。
发酵罐在生产期间需要经常清洗,以防影响啤酒质量。
三、过滤
过滤是除去啤酒中的固体大颗粒,是啤酒澄清的过程。
过滤分两步进行,先是硅藻土过滤,然后是膜过滤。硅藻土过滤所使用的机器是浊式过滤机,浊式过滤机的结构图如下所示:
1、浊式过滤机内有许多倒悬着的过滤棒,其过滤的主要步骤为:
1)粗土和水从底部打入浊式过滤机后,粗土无法通过过滤棒
上的孔,由于啤酒从过滤棒外面进入,里面出来,形成一定的压力差,从而使无法通过过滤棒上的粗土吸附在过滤棒上,形成硅藻土膜,此膜可以过滤啤酒,但过滤不充分。
细土和水从底部打入过滤机,在粗土上形成细土层,大的
颗粒物质无法通过细土,黏附在细土上,从而使酒变得清亮。
2、膜过滤器主要是借助于膜的孔径效应来使酒澄清,膜过滤的孔径大小为0.5um,用来过滤微生物和大颗粒物质,以维持啤酒的生物和非生物稳定性。但是不能除去细菌,因为细菌的半径为0.2um左右,所以在啤酒包装是需要进行巴氏消毒,啤酒过滤的工艺流程为:
发酵液——冷却——前稳定罐——浊式过滤机——后缓冲罐——高浓稀释机——膜过滤器——清酒罐
1、由于运酒过程中热交换,发酵液的温度会高于0,需要用薄扮冷却机将其冷却,冷却机是采用-7——-4冷媒与啤酒进行热交换来实现啤酒的冷却的
2、由于浊式过滤机在使用过程中要严格控制压力的稳定,以使得硅藻土能够牢固的付着在过滤棒上,从而保证过滤的顺利进行,故啤酒过滤前需要先流进前稳定罐,过滤后要流经后缓冲罐进行缓冲。
3、从发酵罐出来的啤酒一般为11度啤酒,如果生产8度啤酒则需要稀释,稀释啤酒所采用的是高浓稀释机,其工作原理是:无菌水以喷雾状喷如罐中,并抽真空,补充二氧化碳,制的一级脱氧水,一级脱氧水再重复喷雾,抽真空,从而制的无氧水,其与酒以一定比例混合,并补充二氧化碳,从而是酒的浓度降低,
得到稀释。
4、在生产过程中,与膜过滤器相连的还有头尾酒储存罐,用于储存过滤开始和过滤结束清洗时的少量的酒液。由于这部分酒中含有部分残留洗液,故单独放置,经过一定的处理才能被利用。
四、包装与动力车间
一)包装车间
从过滤车间出来的清酒,即可送到包装车间进行包装,包装是啤酒出厂的最后一步,包装过程采用机器作业,人工操作,其简要工作流程可表示为:
洗瓶——验瓶——装酒——压盖——杀菌——验酒——贴标——喷码——装箱——入库
1.清洗过程的工作流程为:
瓶温水预浸——洗标签——进一步洗标签——残碱预浸——真碱洗——水冲洗——验瓶
洗瓶过程中所有的操作均为机器操作,人工监控,温水预浸的温度是30C,洗标签的温度是80-90C,进一步洗标签的温度是67C,残留碱液预浸后用真碱洗,真碱浓度为1.5%——2%,洗瓶结束后即进入验瓶这一步,验瓶主要验证瓶子本身瓶口、瓶身、瓶底的破损情况及瓶内残留碱液的情况。残留碱液用ph试纸检测,检测不呈碱性,才能进入下一步。
2.装瓶的工艺流程为:
抽真空——充氮气——抽真空——充氮气——装酒——高压激沫——封盖。
整个装酒过程由一台机器完成,抽真空的目的是为了减少空气的进入,第一次抽真空可以达到90%的真空度,第二次抽真空可以达到99%的真空度。高压激沫即在高压的作用下激起啤酒中的泡沫,以赶走空气。此种情况下压盖可以减少染菌的机会。
3、巴氏杀菌及微生物检测的工艺流程:
冷水喷淋——35C温水喷淋——50C温水喷淋——60C温水喷淋30min
整个巴氏杀菌过程不能超过1小时。由于啤酒瓶所能承受的温差不能超过30C,故采用逐步升温的方法来杀菌。
二)动力车间:
动力车间为糖化、发酵、包装等工艺提供酒精水、二氧化碳、氮气、无菌水、热水、压缩空气等。
1、酒精水的制备:
流程:氨气——氨气压缩机——油气分离机——冷凝机——高压储气罐——截流器——低压储气罐——酒精水热交换——冷媒
冷媒即-7~-4的酒精水。是通过液氨与酒精水热交换来降温的。冷凝机是通过玻璃钢冷却槽来对氨进行冷凝的。截流器用于降低氨流速,从而除去气态氨,保留液氨。
酒精水主要用于过滤过程中对发酵液的降温。
2、氮气制备的工艺
流程:干燥空气——吸附器——纯氮气
空气中的氮气占79%。空气干燥机有两个罐组成,大罐用于冷凝空气脱水,从小罐出来的空气即为纯氮气。氮气主要用于包装时抽真空充氮气排氧、送酒时充氮气以增压以及清酒罐中充氧排空气。
3、冷却水的制备:
冷却水一般用螺杆机来制备,制得4度左右的冷却水,用于煮沸后的降温以及制备酒精水时对氨的冷凝。
4、二氧化碳的回收及作用:
a.二氧化碳的回收主要是回收发酵后期的二氧化碳,前期的不要用,含杂质太多。回收的工艺流程为:
二氧化碳除沫——水洗——吸附——干燥——冷凝——贮存吸附采用的吸附剂是活性碳,目的是吸附二氧化碳中的杂质冷凝是采用螺杆机利用氟利昂进行冷凝。
b.二氧化碳主要用于过滤是制脱氧水及添加在硅藻土添加桶中排氧。
5、蒸汽的制备及作用:
蒸汽是通过锅炉烧煤来生产的。主要用于糖化和糊化过程中的加热,以及啤酒包装是的消毒。
五、质检部门:
质检部门是对原材料、麦汁、主发酵液、清酒和成品酒相关项目的检测。
1、原料:
原料主要检测的项目有:大米、麦、水、酒花、煤、空气
2、麦汁:
麦汁的检测项目有:麦汁浓度、氨基氮含量、色度、浸出率、PH值、总酸、库值等。
3、发酵夜:
发酵液的检测项目有:色度、总酸、双乙酰、杂菌、酵母数、厌/好氧菌、浓度等。
4、清酒:
清酒的检测项目有:浊度、总酸、清亮度、色度、厌氧菌数。
5、成品酒:
成品酒的检测项目有:浓度、色度、双乙酰、总酸、二氧化碳、泡持性。
短短的实习生活很快就结束了,这次生产实习不仅让我在知识上得到了补充,更让我学会了许多实践方面的知识,也教给了我许多做人的道理,让我终身受益。
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