啤酒糖化工艺及糖化设备设计自动化控制


    10万吨啤酒厂糖化车间动化工艺设备
     
     
    [摘  ]
    啤酒生产国传统产业着国民济发展民生活改善国啤酒工业空前发展20年间国啤酒产量已增长30倍国民济建设发挥非常重作国啤酒生产工业目前存许意方啤酒生产工艺复杂目前国数啤酒生产企业技术装备落动化程度低产品质量稳定提高啤酒生产综合动化水增强国啤酒产业综合实力国际竞争力刻容缓研究课题
    啤酒生产程全动化控制系统成功开发应高新技术提升啤酒产业整体技术水起示范带动作
    文首先介绍啤酒生产程基生产工艺分析啤酒生产程全动化控制系统中糖化控制CIP清洗特性具体实施方案糖化车间设计动化硬件配置等阐述针性计算机控制系统基设计原进行说明
     [关键词]
    啤酒糖化糖化工艺动化控制糖化设备设计选型CAD流程图
      
    [Abstract] 
    The beer production is a late country's traditional industryAlong with national economy development and improvement of living conditionsOur country beer industry also obtains the unprecedented developmentDuring the near 20 years our country's beer output grew 30 multiple has played the extremely vital role for the national economy constructionFor all this our country's beer production industry also has many not entirely as desired places at presentBecause the beer production craft is complex at present Our country Majority Beer Production enterprise technical equip is backward the automaticity is low the product quality is unstableHow enhances the beer production the synthesis automation level strengthens our country beer industry the comprehensive strength and the international competitive power is a urgent research topic
    The beer production process entire automation control system success develops and applies regarding will use the high technology and new technology to promote the beer industry overall technical level to play the demonstration and the impetus role
    This article first introduced the beer production process basic production craft and analyzed in the beer production process entire automation control system to saccharify the control the CIP clean characteristic as well as the concrete implementation plan afterwards was to the saccharification workshop design and the automated hardware disposition and so on the elaboration and had pointed carries on the explanation to the computer control system basic design principle
     
    [Key word]
    Beer saccharification Saccharification craft Automated control Saccharification equipment design shapingCAD flow chart
     
                                                 
                第章 绪 
    11             引  言
    啤酒酿造程非常复杂生化反应程影响产品风格稳定素(原料工艺操作等)旦出现质量总挽回损失巨啤酒生产中糖化发酵两道 关键工序工艺先进否外工艺指标控制优劣啤酒质量稳定性口感等指标起着决定性作前啤酒厂通常采常规仪表进行检测工控制种参数难保证工艺致性样会 啤酒质量稳定波动性粮耗水耗耗较出酒率低直接影响啤酒品质生产成适应现代生产求保证生产质量提高劳动生产率企业生产水竞争力更层楼利先进控设备(PLC计算机等)生产工序进行动化控制失种解决办法
    12             背景简介
    国啤酒生产国2000年国啤酒总产量2231万吨(仅次美国)400产生厂家(1998年495家)中仅18家产量达20万吨(占总产量13)绝数中型啤酒厂调研发现数众中型啤酒厂普遍存:①控水差技术含量低生产程采简单控制甚工控制表现啤酒质量稳定理化感官质量需亟提高②产品档次低品种单(90低档产品)③耗原料消耗目前该指标国先进水国际先进水存较差距提高国啤酒工业综合实力提高产品技术含量积极参国际市场竞争刻容缓课题客观说问题理水原料质量等方面原导致该领域动化水控质量中素
    根啤酒生产特点求通常完整生产工艺划分糖化发酵灌装三程糖化程包括粉碎糖化糊化滤煮沸CIP等生产工序发酵程包括麦汁充氧酵母添加酵母扩培酵母回收啤酒发酵修饰清酒硅藻土滤CIP冷热脱氧水制备等工序[9]整生产工艺动化关键实现生产工序中程参数动控制工序间严格联动控制
    联动控制求实际生产工艺决定复杂性严格性会生产工艺出现较差异目前纯生啤酒生产工艺联动控制求复杂程参数包括PH值温度压力流量浊度等常见物理量
    13             容
    全文啤酒生产程计算机控制综合动化系统操控工程背景
    第1章     简回顾动控制理发展程总结工业生产程特征简介绍文背景容
    第2章     介绍啤酒生产程工程背景着重分析糖化工艺流程参数设置动化控制阐述啤酒生产程全动化控制系统硬件配置等容针性干实际问题进行说明
     
     
    第二章 啤酒生产程全动化控制
     
    章容
    ·啤酒生产程工艺简介
    ·控制方案确定实施
    ·全动化计算机控制系统硬件结构
     
    21  前  言
    啤酒世界公认营养食品长盛衰国际饮料着国家济发展民生活水改善国啤酒工业空前发展全国啤酒产量1980年688万吨增1999年20884万吨20年增长30倍啤酒工业国民济建设发挥非常重作
    国啤酒生产工业目前存许意方具体表现方面:
    ①绝数中型啤酒厂控水差技术含量低生产程采简单控制甚工控制高新技术飞速发展天极相称
    ②表现产品档次低品种少国产啤酒90中低档普通产品满足市场需
    ③耗原料消耗水耗电耗煤耗国际先进水分5吨吨130度吨80公斤吨国均先进水分10吨吨160度吨100公斤吨少厂家远高国均先进水啤酒原料麦芽啤酒总损失远高国外企业
    ④理水欠佳难国外企业进行竞争造成出口量连年降
    济效益高质量稳定理化感官质量进步提高提高国啤酒工业综合实力提高生产程动化水提高产品技术含量积极参国际市场竞争成刻容缓课题
    然致国啤酒生产工业出现述落动状态工艺水动化水等方面原提高啤酒生产程动化水改变述落面貌极重措施运先进动化技术进行操作理保证稳定致产品质量实现产品元化真正强化企业理降低成提高企业济效益相炼油化工等工业生产程说啤酒生产程没易燃易爆毒等生产特点研究推广该领域动化应技术样会产生巨济效益社会效益
     
     
    22  啤酒生产动化工艺
    啤酒酿造需麦酒花水酵母四种基原料国降低麦汁制备成常常采米玉米糖等辅料完整啤酒生产程划分麦汁制备发酵啤酒处理清酒灌装等工序辅助工序CO2回收脱氧水制备热水制备CIP冷冻空气压缩等等工序功:
    ①    麦汁制备:采麦酒花水辅料进行麦汁制备
    ②    发酵程:制备麦汁进行发酵啤酒
    ③    啤酒处理:发酵成熟啤酒进行滤修饰高浓稀释等处理
    ④    清酒:滤啤酒泵入清酒罐进行低温储存等灌装
    ⑤    灌装:成品啤酒装瓶(罐)啤酒生产道工序
    ⑥    CO2回收:发酵程中产生CO2进行回收备需时进行添加综合利
    ⑦    CIP:CIP意原位清洗(Cleaning In Place)称现场清洗系统整糖化发酵程设备道进行清洗保证整啤酒生产程清洁菌
    ⑧    脱氧水制备:生产水中溶解氧氧(溶解氧低)菌生产水
    ⑨    冷冻:整啤酒厂提供物料中间产品环境设备冷降温辅料储存需冷媒
    ⑩    空气压缩:整啤酒厂提供物料输送设备驱动需气源
    生产流程:糖化车间制备麦汁冷添加酵母进入发酵罐进行发酵发酵成熟啤酒滤修饰液添加高浓稀释等处理环节掉酒头酒尾进入清酒罐等灌装文介绍糖化工艺
    ……

    清酒

    啤酒

     
    糖化
    生产


    麦汁

    麦汁充氧

    原料:
    米麦芽
    酒花等

    酵母添加

     
    发酵
    生产



    修饰

    清酒罐

    灌装
    系统

    成品

    CIP

    脱氧水

    CO2

    冷冻系统

    压缩空气

    图21 啤酒生产流程示意图

    菌空气
     
     
     


                  
     
     
     
     
     
    221  糖化工艺程
    整糖化生产程麦汁制备程(包括麦汁处理)目原料中非水溶性组分转化成水溶性组分特发酵性糖麦汁发酵生成啤酒前提条件
    啤酒糖化生产程啤酒生产第关键性环节整啤酒生产产量质量消耗等影响糖化程工艺指标控制坏啤酒稳定性口感外观会起决定性影响整糖化程包括原料粉碎糊化糖化滤煮沸沉淀冷等生产工序
    (1)粉碎
    粉碎麦芽米进行机械破碎程粉碎设备料仓提升机粉碎机等单元设备组成
    粉碎方式干法粉碎湿法粉碎回潮粉碎锤式粉碎四种干法粉碎储存麦芽米等干粉碎物直接进入粉碎机进行粉碎湿法粉碎麦芽米等浸泡15~20分钟进入粉碎机进行粉碎回潮粉碎介干法粉碎湿法粉碎间种改良粉碎法麦芽等粉碎物进入粉碎机前50℃蒸气水雾喷湿皮壳吸水立进入粉碎机进行粉碎锤式粉碎新式压滤机应麦芽等粉碎物进行细粉碎适利麦皮作滤介质压滤机
    粉碎方式啤酒厂粉碎工艺典型浸湿回潮粉碎程例操作流程简单纳:储仓运麦芽米等物料首先进入分离筛块脏物干粉碎物进行喷淋浸湿(喷淋水称浸渍水)麦芽米分进入粉碎机进行粉碎时调浆水度淋湿形成麦芽浆米浆泵锅底麦芽浆米浆分送入糖化锅糊化锅
     
    粉碎系统中实现料仓控制粉碎机控制原料计量等般测控求外包括浸渍水调浆水流量温度PH值控制
    (2)糊化糖化
    酒精啤酒中重组分糖发酵糊化糖化简单理解淀粉转化糖类分解程糊化——热水溶液中水分子量进入淀粉分子中淀粉颗粒膨胀破裂形成黏性溶液膨胀程中没发生物质分解糖化——通淀粉酶作已液化淀粉分解成麦芽糖糊精糖化程中产生列啤酒酵母发酵发酵淀粉分解产物:
    (a)糊精:发酵
    (b)麦芽三糖:高发酵度酵母发酵麦芽糖发酵完酵母分解(酵储存时分解称发酵性糖)
    (c)麦芽糖双糖:酵母快发酵称发酵性糖
    (d)葡萄糖:先酵母发酵称起发酵性糖
    保证啤酒质量淀粉必须彻底分解成糖糊精程麦汁制备中重程
    浸出物数量糖化中通酶作产生该程够形成质量浸出物酶必须工作佳温度PH值范围充分发挥作
    麦汁中种糖分糊精影响着啤酒质量糖化时必须注意影响淀粉分解种素素:
    (a)糖化程中温度:62~63℃糖化温度量麦芽糖高终发酵度时间段糖化温度 阶段休止温度——50℃蛋白休止62~65℃麦芽糖形成休止70~75℃糖化休止78℃醪(原料温度醪液混合)糖化休止
    (b)糖化时间:着时间**浸出物溶液浓度麦芽糖含量终发酵度断提高提高程越越慢
    (c)醪液PH值:醪液PH值55~56时提高浸出物浓度形成较发酵性糖
    (d)醪液浓度:稀醪中更浸出物溶出浓醪更保护酶
    糖化方法两类:煮出糖化法浸出糖化法前者首先糊化锅中米浆温度曲线进行糊化通醪泵糖化锅中麦芽浆混合开始升温糖化然混合醪液部分分糊化锅加热沸点余醪液混合达糖化终温度者纯粹利酶分解作进行糖化方法煮出法较没分醪煮沸步骤
     
     
     
     
     
     

    100
     
    90
     
    80
     
    70
     
    60
     
    50
     

    40
     
    30

    0      30     60      90     120     150     180    210    240 分

    约1℃分升温

    米醪液

    麦芽醪液

    煮沸

    煮沸

    煮沸醪液

    剩余醪液

    约63℃

    图22 添加米糖化工艺示范
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     


    生产出啤酒达期值糖化中需注意点:
    (a)温度控制(滞时间约1min)
    (b)合理搅拌:进行搅拌麦芽水充分混合足进酶反应完全搅拌应分阶段进行避免高述搅拌
    (c)醪液PH值
    (d)避免醪液吸氧
    (e) 糊化锅防溢锅控制等等
    中糊化糖化温度控制关键方面生化反应程温度麦汁产量质量影响非常种分解酶需特定温度发挥佳作方面耗程动运行程中降低耗衡量整体系统质量关键
    (3)滤
    糖化程结束醪液中含水溶性物质非水溶性物质浸出物水溶液麦汁非水溶性物质麦糟麦糟中含麦皮叶芽物质物质溶水中啤酒生产仅麦汁作原料送发酵环节进行生产发酵达目必须完全麦汁麦糟分离该分离程做滤
    麦汁滤滤槽滤滤机滤两种方式:采滤槽方式滤时麦糟起着滤介质作采滤机方式时麦糟作滤介质目前国数生产厂家采滤槽滤方式整滤程分步骤:顶热水泵入醪液静置混浊麦汁回流头道麦汁滤洗糟洗糟麦汁滤排糟等等
    (4)煮沸
    麦汁煮沸项复杂物理化学程目稳定麦汁成分麦汁煮沸作:
    (a)酶钝化——破坏麦芽酶活力失作重停止淀粉酶作稳定麦汁中发酵性糖糊精例保持麦汁组分发酵致性
    (b)麦汁灭菌——通煮沸消灭麦汁中存种菌类避免发酵时产生败坏保证终产品质量
    (c)蛋白质变性絮凝沉淀——煮沸程中析出某受热变性絮凝沉淀蛋白质提高啤酒非生物稳定性
    (d)蒸发水分——蒸发麦汁中余水分麦汁浓缩求浓度
    (e)酒花成分浸出——煮沸程中添加酒花含成分浸出赋予啤酒独特苦味香味
    (f)——包括:降低麦汁PH值提高麦汁色度提高麦汁抗氧化力蒸出良挥发性成分等等
    煮沸程控制求包括:(a)蒸发强度(煮沸强度)控制——温度控制(滞时间约1min)煮沸蒸发程分两阶段蒸发阶段蒸发阶段蒸发阶段指开蒸汽升温锅温度达沸腾温度止程蒸发阶段沸腾开始煮沸结束关蒸汽程蒸发阶段中需根麦汁浓度控制蒸发强度达控制定型麦汁浓度目(b)补水温度补水量定量控制(c)煮沸锅防溢锅控制(e)酒花辅料添加控制等等
    (5)澄清冷
    麦汁煮沸结束时麦汁称出麦汁出麦汁中总含冷热凝固物冷热凝固物啤酒酿造利影响会损坏啤酒质量必须
    麦汁冷凝固物分离般分两步进行:(a)麦汁预冷热凝固物分离:降低麦汁温度促进热凝固物沉淀(b)麦汁冷冷凝固物析出分离:预冷麦汁通激冷达发酵求温度时析出凝固物排麦汁冷薄板冷器中进行通常冰水作冷媒热麦汁
    95~98℃冷致6~8℃接种温度
    整糖化环节基结束生产出麦汁泵入发酵罐转入发酵环节

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