一、实习目的
1.了解车间建筑概况：
（1） 了解设备原理、生产管理及质量管理方面的先进经验及制度。
（2） 了解安全生产、文明生产的经验及措施。
2.了解实习车间工艺流程及设备，并绘制工艺流程图。
（2）啤酒酵母的扩大培养方法。
（3）酵母的添加方法及设备，发酵机理及方法。
（4）绘制发酵工艺曲线，并掌握关键点控制（酵母的添加数量、发酵温度、双乙酰还原控制、酵母排放时机、酵母浓度、二氧化碳的质量分数等）。 （5）工艺设备（测量占地面积及安装尺寸）。
（6）编写设备选用表，绘制厂间设备平面布置图。
3.了解CIPeoo洗涤系统，了解发酵车间常规环保所达指标。
二、部门概况
发酵车间是啤酒酿造的关键车间。啤酒是由麦芽汁经啤酒酵母发酵酿造而来的，发酵的过程就是酵母利用麦芽汁的营养成分，代谢产生酒精、CO2、风味物质等发酵产物的过程。 发酵车间包括酵母的扩培、主酵和贮酒。麦汁经啤酒酵母菌的主发酵以后，成为尚未成熟的嫩啤酒，接着再经一段时间的低温贮藏、陈酿，令其后熟，即可经过滤后灌装出厂。
发酵车间包括：酵母的扩培室、发酵罐、贮酒罐、酵母贮罐、高浓稀释机等设备。
全套发酵系统共有大型发酵缸20个，发酵能力4500千升/月。
主要特点：采用微机全过程监控，酵母在线自动添加，高效冷媒速冷，隔氧过滤系统，保障风味纯正，保证发酵过程无杂菌酿造，啤酒口感柔和爽口，酒香清纯，口味一致性好。
低温长时间发酵法：青岛啤酒始终坚持使用低温长时间发酵工艺及深度冷藏技术，酒龄在28天以上，口感特别柔顺香醇。
独特的青岛酵母：啤酒是由麦芽汁经啤酒酵母发酵酿造而成的，不同的酿造者，由于采用了不同的酵母菌株，生产出不同特点的啤酒。青岛啤酒是用经百年优育，性能卓越的青岛酵母，低温长时间精酿而成，口感特别柔顺协调，香气卓尔不凡。
三、 生产设备
1、设备清单：
设备 | 数量(个) | 设备 | 数量(个) | 设备 | 数量（个） |
汉生罐 | 1 | 扩大罐 | 1 | 发酵罐 | B区6 A区14 |
无菌水罐 | 2 | 酵母储罐 | 3 | 清酒罐 | 5 |
消毒液罐 | 2 | CIP清洗系统 | 1 | 碱罐 | 2 |
高浓度稀释机 | 1 | 板框过滤机 | 1 | 脱氧水罐 | 1 |
| | | | | |
2、设备型号及测量（由于测量工具及自身测量方法水平有限，所以结果存在一定偏差，数据仅供参考）如下：
1）薄板换热器
型号：BR4J-S-110 编号：971932 设计压力：0.8MPa 设计温度：120℃
公称换热面积：110㎡ 试验压力：1.0MPa 重量：2488kg
测量结果：高1.7m 长2.75m 宽1.58m
总的占地面积=3.44*5.45（占地计算加上外框面积）
2）B区
①露天大罐
型号：180m3/200 m3 编号：14610002
V全=200 m3 V有=180 m3 直径Φ=2.65m
占地面积=13.3*20.0
②清酒罐：h=8m 上封头h=1.1m 直径Φ=4.2m
③无菌水制备系统：整体占地面积=9.8m*7.73m
a.中间水缸：高h=3.26m 直径Φ=2.4m
b.活性炭过滤器（碳滤）：运行重量:24300kg 流速：10m/h 编号：0209120
原水工作压力≤0.4MPa
高h=3.55m 直径Φ=2.4m
c.多介质过滤器（沙滤缸）：编号：020919 运行重量：24300kg 流速：10 m/h
原水工作压力≤0.4MPa
高h=3.55m 直径Φ=2.4m
3）CIP清洗系统
占地面积=8.3m*2.2m 罐直径Φ=2.0m
①硅藻土过滤机：占地面积=2.38m*0.8m 高h=1.3m
型号：20 m3 编号：14801001
②高浓稀释机：型号：ALD(107/h) 编号：1462001
长9.35m 宽3.20m 高2.37m
③前缓冲罐：周长C=5.07m 高h=2.34m
4）C区
120 m3发酵罐：型号120 m3 编号14010003 卧式挤压机周长C=13.85m 高h=11.05m
上封头高=1.4m
3、 啤酒大型发酵罐发酵
（1）圆筒体锥底发酵罐发酵
发酵方法分类：单罐发酵：前发酵、主发酵、后发酵、贮酒全部在一个罐完成；两罐发酵。
设备结构特点：
① 设备的外性特点：外筒体蝶形或拱形盖，锥形体底
② 罐材料：均采用碳钢加涂料或不锈钢两种材料制成
③ 冷却夹套：国内大多用低温低压，液态冷媒在半圆管、弧形管的夹套，或米勒板式夹套内流动换热
④ 隔热层和防护层：绝热层材料应具有导热系数低、体积质量低、吸水少、不易燃等特性
⑤ 罐主要附件：温度传感器，取样阀等
（3） 圆筒锥底发酵罐的优点
①加速发酵：麦汁和酵母对流获得强化，因而加速发酵
②厂房投资节省
③冷耗节省：直接冷却发酵罐和酒液，而且冷却介质在强制循环下，传热系数高
④发酵罐的清洗和消毒实现自动程序化
四、 发酵车间工艺流程
1、 发酵：
发酵罐 高浓稀释机+脱氧水（脱氧水和啤酒混合） 前缓冲罐（调节硅藻土过滤机的流速） 硅藻土过滤机 清酒罐 灌装
2、 水处理：
3、高浓度稀释:
4、 车间工艺总流程：
低通滤波器设计冷麦汁
无菌压缩空气 麦汁充氧
酵母培养系统 酵母添加装置
浮选罐
冷媒
CO2 回收间 CO2正弦波信号发生器 露天发酵缸 酵母贮存间
冷媒
硅藻土过滤机
啤酒捕集过滤器
冷媒 清酒罐 冷媒
包装
五、发酵机理
啤酒的生产是依靠纯种啤酒酵母利用麦芽汁中的糖、氨基酸等可发酵性物质通过一系列的生物化学反应，产生乙醇、二氧化碳及其他代谢副产物，从而得到具有独特风味的低度
饮料酒。啤酒发酵过程中主要涉及糖类和含氮物质的转化以及啤酒风味物质的形成等有关基本理论。
冷麦汁接种啤酒酵母后，发酵即开始进行。啤酒发酵是在啤酒酵母体内所含的一系列酶类的作用下，以麦汁所含的可发酵性营养物质为底物而进行的一系列生物化学反应。通过新陈代谢最终得到一定量的酵母菌体和乙醇、CO2以及少量的代谢副产物如高级醇、酯类、连二酮类、醛类、酸类和含硫化合物等发酵产物。这些发酵产物影响到啤酒的风味、泡沫性能、泽、非生物稳定性等理化指标，并形成了啤酒的典型性。
啤酒发酵分主发酵（旺盛发酵）和后熟两个阶段。在主发酵阶段，进行酵母的适当繁殖和大部分可发酵性糖的分解，同时形成主要的代谢产物乙醇和高级醇、醛类、双乙酰及其前驱物质等代谢副产物。后熟阶段主要进行双乙酰的还原使酒成熟、完成残糖的继续发酵和CO2的饱和，使啤酒口味清爽，并促进了啤酒的澄清和成熟。
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(一) 发酵主产物--乙醇的合成途径
麦汁中可发酵性糖主要是麦芽糖，还有少量的葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽三糖等。单糖可直接被酵母吸收而转化为乙醇，寡糖则需要分解为单糖后才能被发酵。由麦芽糖生物合
成乙醇的生物途径如下：
总反应式
1/2C12H22O12+1/2H2O→C6H12O6+2ADP+2Pi→2C2H5OH+2CO2+2ATP+226.09kJ
麦芽糖 葡萄糖 乙醇
理论上每100g葡萄糖发酵后可以生成51.14g乙醇和48.86gCO2。实际上，只有96%的糖发酵为乙醇和CO2，2.5%生成其它代谢副产物，1.5%用于合成菌体。水泥浆比重检测
发酵过程是糖的分解代谢过程，是放能反应。每1mol葡萄糖发酵后释放的总能量为226.09mol，其中有61mol以ATP的形式贮存下来，其余以热的形式释放出来，因此发酵过程中必须及时冷却，避免发酵温度过高。
葡萄糖的乙醇发酵过程共有12步生物化学反应，具体可分为4个阶段：
第一阶段：葡萄糖磷酸化生成己糖磷酸酯
第二阶段：磷酸已糖分裂为两个磷酸丙酮
第三阶段：3-磷酸甘油醛生成丙酮酸
第四阶段：丙酮酸生成乙醇
（二）发酵过程的物质变化
1．糖类的发酵
麦芽汁中糖类成分占90%左右，其中葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖、麦芽三糖和棉子糖等称为可发酵性糖，为啤酒酵母的主要碳素营养物质。麦芽汁中麦芽四糖以上的寡糖、戊糖、异麦芽糖等不能被酵母利用称为非发酵性糖。
啤酒酵母对糖的发酵顺序为：葡萄糖>果糖>蔗糖>麦芽糖>麦芽三糖。葡萄糖、果糖可以直接透过酵母细胞壁，并受到磷酸化酶作用而被磷酸化。蔗糖要被酵母产生的转化酶水解为葡萄糖和果糖后才能进入细胞内。麦芽糖和麦芽三糖要通过麦芽糖渗透酶和麦芽三糖渗透酶的作用输送到酵母体内，再经过水解才能被利用。当麦汁中葡萄糖质量分数在0.2%～0.5% 以上时，葡萄糖就会抑制酵母分泌麦芽糖渗透酶，从而抑制麦芽糖的发酵，当葡萄糖质量分数降到0.2%以下时抑制才被解除，麦芽糖才开始发酵。此外，麦芽三糖渗透酶也受到麦芽糖的阻遏作用，麦芽糖质量分数在1%以上时，麦芽三糖也不能发酵。不同菌种分泌麦芽三糖渗透酶的能力不同，在同样麦芽汁和发酵条件下发酵度也不相同。
啤酒酵母在含一定溶解氧的冷麦汁中进行以下两种代谢，总反应式如下：
有氧下 C6H12O6+6O2+38ADP+38Pi→6H2O+6CO2+38ATP+281kJ
无氧下 1/2C12H22O12+1/2H2O→C6H12O6+2ADP+2Pi→2C2H5OH+2CO2+2ATP+226.09kJ
啤酒酵母对糖的发酵都是通过EMP途径生成丙酮酸后，进入有氧TCA循环或无氧分解途径。酵母在有氧下经过TCA循环可以获得更多的生物能，此时无氧发酵被抑制，称为巴斯德效应。但在葡萄糖（含果糖）质量分数在0.4%～1.0%以上时，氧的存在并不能抑制发酵，而有氧呼吸却受大抑制，称反巴斯德效应。实际酵母接入麦汁后主要进行的是无氧酵解途径（发酵），少量为有氧呼吸代谢。
2．含氮物质的转化
麦芽汁中的α-氨基氮含量和氨基酸组成对酵母和啤酒发酵有重要影响，酵母的生长和繁殖需要吸收麦汁中的氨基酸、短肽、氨、嘌呤、嘧啶等可同化性含氮物质。啤酒酵母接入冷麦汁后，在有氧存在的情况下通过吸收麦汁中的低分子含氮物质如氨基酸、二肽、三肽等用于合成酵母细胞蛋白质、核酸等，进行细胞的繁殖。酵母对氨基酸的吸收情况与对糖的吸收相似，发酵初期只有A组8种氨基酸（天冬酰氨、丝氨酸、苏氨酸、赖氨酸、精氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、谷酰氨）很快被吸收，其它氨基酸缓慢吸收或不被吸收。当上述8种氨基酸浓度下降50%以上时，其它氨基酸才能被输送到细胞内。当合成细胞时需要8种氨
基酸以外的氨基酸时，细胞外的氨基酸不能被输送到细胞内，这时酵母就通过生物合成所需的氨基酸。麦汁中含氮物质的含量及所含氨基酸的种类、比例不同对酵母的生长、繁殖和代谢副产物高级醇、双乙酰等的形成都有很大影响。一般情况下，麦汁中含氮物质占浸出物的4%～6%，含氮量800～1000mg/L左右，α-氨基氮含量在150～210mg/L左右。
啤酒发酵过程中，含氮物质约下降1/3左右，主要是部分低分子氮（α-氨基氮）被酵母同化用于合成酵母细胞，另外有部分蛋白质由于pH和温度的下降而沉淀，少量蛋白质被酵母细胞吸附。发酵后期，酵母细胞向发酵液分泌多余的氨基酸，使酵母衰老和死亡，死细胞中的蛋白酶被活化后，分解细胞蛋白质形成多肽，通过被适当水解的细胞壁进入发酵液，此现象称为酵母自溶，其对啤酒风味有较大影响，会造成"酵母臭"。
3．其它变化
在发酵过程中，麦芽汁的含氧量越高，酵母的繁殖越旺盛，酵母表面以及泡盖中吸附的苦味物质就越多。大约有30%～40%的苦味物质在发酵过程中损失。另外，啤酒的度随着发酵液PH值的下降，溶于麦汁中的素物质被凝固析出，单宁与蛋白质的复合物以及酒花树脂等吸附于泡盖、冷凝固物或酵母细胞表面，使啤酒的度也有所下降。此外，啤酒酵母在整个代谢过程中，将不断产生CO2，一部分以吸附、溶解和化合状态存在于酒液当中，
另一部分CO2被回收或逸出罐外，最终成品啤酒的CO2质量分数为0.5%左右。从总体来看，CO2在酒液中的产生、饱和及逸出等变化，对提高啤酒质量是具有重要作用的。具体的情况将在后续的相关内容中再做介绍。
(三) 啤酒发酵副产物的形成
啤酒发酵期间，酵母利用麦汁中营养物质转化为各种代谢产物。其中主要产物为乙醇和二氧化碳，此外还产生少量的代谢副产物，如连二酮类、高级醇类、酯类、有机酸类、醛类和含硫化合物等。这些代谢副产物的形成对啤酒的成熟和产品风味有很大影响，如双乙酰具有馊饭味，是造成啤酒不成熟的主要原因；高级醇含量高的啤酒饮用后容易出现“上头”，啤酒口味也变差等。
1．连二酮类的形成与消除
双乙酰（CH3COCOCH3）与2，3-戊二酮（CH3COCOCH2CH3）合称为连二酮，对啤酒风味影响很大。在缩短啤酒酒龄的研究中发现，当酒中双乙酰含量<0.1～0.15mg/L，H2S含量<5μ/L，二甲硫（CH3SCH3），乙醛含量<30mg/L，高级醇<75～90mg/L，乙偶姻<15mg/L时，啤酒就达到成熟。其中双乙酰对啤酒风味影响最大，故国内把啤酒中双乙酰含量列入国家标准，把双乙酰含量的高低作为衡量啤酒是否成熟的唯一衡量指标。
双乙酰在啤酒中的味阈值（用人的感觉器官所能感受到某种物质的最低含量称为阈值）为0.1～0.2mg/L，2，3-戊二酮的味阈值为1.0mg/L。啤酒中双乙酰和2，3-戊二酮的气味很相近，当质量分数达0.5mg/L时有明显不愉快的馊饭味，当含量>0.2mg/L时有似烧焦的麦芽味。淡啤酒双乙酰含量达0.15mg/L以上时，就有不愉快的刺激味。
(1)双乙酰的合成途径
双乙酰（或2，3-戊二酮）是由丙酮酸（糖代谢的中间产物）在生物合成缬氨酸（或异亮氨酸）（酵母繁殖所需氨基酸）时的中间代谢产物α-乙酰乳酸（或α-乙酰）转化得到的，是啤酒发酵的必然产物。其中双乙酰对啤酒风味影响大，其生物合成机理为：
丙酮酸与TPP（焦磷酸硫氨素，为辅羧酶，能催化氧化脱羧反应）结合，使丙酮酸转化成活性丙酮酸，脱羧后变成活性乙醛，再与丙酮酸缩合成α-乙酰乳酸。α-乙酰乳酸经过酵母体外非酶氧化生成双乙酰，双乙酰在酵母体内的还原酶作用下被还原为阈值很高的2，3-丁二醇（阈值为100mg/L）。
α-乙酰乳酸是酵母合成缬氨酸的中间产物，当麦汁中缺乏缬氨酸或缬氨酸被消耗时，将产生较多的α-乙酰乳酸。而α-乙酰乳酸在温度较高又有氧化剂存在的条件下极易氧化脱羧形成双乙酰。在中性（pH7.0）条件下，α-乙酰乳酸稳定不易氧化，而在pH过低时，α-乙酰乳酸则分解成乙偶姻。
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