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酿酒工艺概述王乙然郭腾飞王晓莉何彦平段皓然刘如心徐丽霞李振佳罗凡小组成员：酿酒工业由酒精、白酒、啤酒、黄酒、葡萄酒、果露酒行业组成。全国规模以上酿酒生产企业2600家（总数15000家），采用15种主要粮食与农副产品原料，年耗用水9.7亿立方米、耗电88.3亿度、耗蒸汽2.8亿吨（能耗折合标煤3880万吨），使用20多个生产工艺，生产25种产品，2013年酿酒工业总产量达到7300万吨，总产值8500亿元，实现利润1050亿元。该工业年排放废水总量7.1亿立方米、排放有机物400万吨，产生酿酒加工废弃物1000万吨。啤酒生产的主要原料是大麦、大米和酒花，但并不是利用这些原料的全部，而只是利用其中的淀粉，大部分蛋白质留在麦糟及凝固物中。啤酒花是大麻科葎草属多年生蔓性草本植物。虽然跟大麻沾亲带故，它里面可没有四氢大麻酚（让人成瘾的主要成分）。啤酒的苦味主要是由啤酒花中的α-酸（由葎草酮、辅葎草酮等组成的化合物）和β-酸（蛇麻酮等组成的化合物）引起的，这些物质能够抑制微生物繁殖，延长啤酒的保质期。更重要的是，正是这些苦味物质让啤酒有了特殊的清爽感觉和细腻的泡沫。在1519年，德国的巴伐利亚，威尔海姆公爵四世将啤酒花定为啤酒的法定“添加剂”（纯属中性词，切莫恐惧），这个传统一直延续到今天。啤酒花❀原料：麦芽和水1.糖化2.煮沸添加啤酒花：通过煮沸使啤酒获得特有的芳香和啤酒独特的苦味。3冷却降温使麦汁达到发酵所需温度。温度不同，啤酒的类型和味道不同。4.发酵通常发酵时间为5-7天，这时形成的啤酒还不成熟，为嫩啤酒。大量白色泡泡：发酵过程中酵母产生大量二氧化碳气泡。5.二次发酵通过贮酒罐，啤酒进入成熟期。这一环节保证啤酒的口味更成熟纯正。同时消掉些啤酒本身的生涩味道。6.过滤缓冲罐：让酒液在过滤前有个缓冲过程，对过滤设备起到保护作用。过滤泵：将酒液中的残留酵母、啤酒酿造过程中的杂质滤掉，让啤酒色泽更加明显。硅藻土过滤器：以硅藻土为主要介质，利用硅藻土颗粒的细微性和多孔性去除游泳池水中悬浮颗粒、胶体等杂质的过滤装置。优势：能源可节约92%酒损失减少90%设备成本节约2/3生产工人减少3/4使用硅藻土过滤后的酒和饮料，风味不变，无毒、无悬浮物、沉淀物、澄清透明、滤清度高、占地面积小、轻巧灵活、移动方便。中国产业链众多，硅藻土过滤器行业的生产集中度低、高端产品相配套的研发能力低、硅藻土过滤器行业制造技术水平低等现象仍然存在，进出口贸易逆差不断扩大。7.灌装巴氏杀菌技术：保证了啤酒的新鲜与口感，杀灭啤酒中的有害细菌，延长了啤酒的保质时间。7.灌装①②③废麦糟(冷却)④废酵母CO2(煮沸)CIP清洗系统俗称就地清洗系统，又称清洗定位或定位清洗。指不用拆开或移动装置，即采用高温、高浓度的洗净液，对设备装置加以强力作用，把与食品的接触面洗净,对卫生级别要求较严格的生产设备的清洗、净化。CIP清洗系统能保证一定的清洗效果，提高产品的安全性；节约操作时间，提高效率；节约劳动力，保障操作安全；节约水、蒸汽等能源，减少洗涤剂用量；生产设备可实现大型化，自动化水平高；延长生产设备的使用寿命。啤酒生产的主要原料是大麦、大米和酒花，但并不是利用这些原料的全部，而只是利用其中的淀粉，大部分蛋白质留在麦糟及凝固物中。同时，啤酒生产还排出废酵母、废酒花、废啤酒、CO2等副产品，这些副产物的优点是含有许多营养成分，适合于生产饲料和食品。啤酒生产工艺中的每道工序都有固体废弃物（废弃麦根、冷凝固蛋白、酵母泥、废硅藻土、废麦糟等），主要废弃物应为麦糟、酵母等。从表1可以看出，啤酒生产最大量的副产品是麦糟，其他成分仅是少量的，甚至极少量，因此，将麦糟深加工，应是啤酒行业综合利用的重要部分。麦糟的应用1概述啤酒生产的主要原料是大麦，每年将消耗400多万吨。应指出的是，啤酒生产主要利用大麦中的淀粉，大部分的蛋白质、纤维等仍留在麦糟中，合理利用这些副产品是节约粮食，提高经济效的重要措施。干麦糟主要由膳食纤维（55%以上）和粗蛋白（25%以上）组成，详见表3。在膳食纤维中，可溶性膳食纤维占39.3%，不可溶性膳食纤维占60.4%；β-葡聚糖占55.9%，总戊聚糖占38.7%，可溶性戊聚一糖占总戊聚糖的50.5%。2技术开发状况目前，国内有用大豆渣、米糠、麦麸等农副产品进行小规模深加工后，生产各类强化膳食纤维食品的添加剂，也有直接生产成片剂、胶囊、冲剂产品的。但是尚未有用麦糟原料生产各类膳食纤维食品。3产品主要用途膳食纤维是指难以被哺乳动物细胞胞内酶分解的植物成分的总称，它包括纤维素、半纤维素和木质素等。膳食纤维根据其溶解性的不同，可分为水溶性膳食纤维（SDF）和水不溶性膳食纤维（IDF）两大类。SDF主要成分为水溶性β-葡聚多糖和水溶性戊聚多糖。在结构上一般具有较多的分支，在水中表现出良好的膨胀分散能力和较高的黏度。它独有的网络结构使其具有与人体肠道内有害物质结合的能力，同时，它在肠道内能被部分有益微生物作为自身营养物而降解。IDF主要为纤维素和几丁质等，一般其结构紧密，不能为肠道微生物所利用，其作用主要表现在促进肠道蠕动。膳食纤维对人体健康的特殊保护及对代谢的调节作用已被证实。它可调控人体正常血糖、血脂和蛋白质水平，并可调整体重，预防便秘、结肠癌、糖尿病、冠心病等疾病的发生。因此，膳食纤维被营养专家称为继蛋白质、脂肪、糖、维生素、矿物质等六大营养素之外的“第七营养素”。膳食纤维食品已被国内外广泛重视，并应用于各类食品中。⒋工艺路线⑴工艺流程工艺流程如图。由图可见，啤酒麦糟生产食品、饮料工艺流程可分为两大部分。麦糟经预处理，滤渣一部分可经挤压、改性、膨化，直接生产粉状膳食纤维食品；另一部分经酶工艺生产水不溶性膳食纤维食品（面包、饼干、其他食品）和水可溶性膳食纤维功能与营养饮料。⑵关键技术,用挤压改性技术和酶工程两大关键技术对麦糟进行加工并生产食品和饮料。挤压改性技术是集混合、搅拌、破碎、加热、蒸煮、灭菌等为一体的高新技术，它利用双螺杆挤压机，将含高水分麦糟经瞬间高温高压处理成一定大小的干燥麦糟，然后即可制备膳食纤维系列产品。挤压技术具有连续化、规模化、自动化生产，无环境污染，因此，近年来发展迅速。本工艺需对含高水分、高蛋白、高纤维的麦糟进行挤压改性加工，需要克服挤压加工对水分的分离与粉碎；物料在挤压机内因缺乏摩擦力容易形成滑动、返料，难以产生挤压剪切力而降低效果，高纤维分子断裂和空间结构重排等工艺控制。⒌市场需求目前，我国65岁以上老年人接近1.5亿，高胆固醇、高血压、高血脂是老年人最忌讳，但又最易患的三大疾病。而中国糖尿病人已达6000万，这个数字还没有包括糖耐量低减病人在内。这两部分人群是最需要服用膳食纤维食品，如以每人每天科学摄取膳食纤维量30g计，则每年全国需要226万吨。但是，至今，我国的麦糟膳食纤维尚未形成规模生产，生产麦糟膳食纤维及其食品前景十分广阔。⒍经济和社会效益分析年生产10万吨啤酒厂，每天待处理湿麦糟60t，经干燥可得干麦糟12t，以膳食纤维得率50%计，日生产膳食纤维6t。每年生产300d，则可生产膳食纤维1800t。废酵母的应用一、啤酒废酵母生产饲料酵母二、啤酒废酵母泥制取超鲜调味剂（酱油）三、啤酒废酵母生产食用风味剂（面包酵母发酵生产）四、啤酒废酵母生产核酸、核苷酸、核苷类药物五、啤酒废酵母提取酵母胞壁多糖六、啤酒废酵母生产谷胱甘肽等生化药物啤酒废酵母泥制取超鲜调味剂（酱油）1基本原理采用生物技术，结合物理方法使酵母菌细胞破壁，将酵母菌中含有的蛋白质、核酸水解转化为氨基酸和呈味核苷酸，然后提取水解产物制成富含多种氨基酸、呈味核苷酸和B族维生素等物质的调味品酱油和醋，营养丰富、色香味具佳。2工艺流程3主要关键技术⑴准确掌握酵母菌细胞破壁技术；⑵严格控制蛋白质、核酸水解转化条件；⑶灭菌与调配技术。4主要技术指标⑴指标去除率：废酵母液COD去除率＞85%，有机氮去除率＞85%。⑵产品产量：每吨酵母泥可产3t酱油（或酱油产量∶啤酒产量=3∶100）。⑶产品的感官、理化、卫生指标：全部符合GB2714-81《酱油卫生标准》（GB4789.1～4789.28《食品卫生检验方法》）、微生物学部分（ZBX66012～66020-87《酱油、食醋、酱类质量标准和检验方法》）。5效益分析以年产10万吨啤酒厂的企业为例，年排放废酵母泥1000t，可配套建设年产3000t酱油的生产装置，总投资500万元，年产值460万元。啤酒废酵母泥制取超鲜调味剂（酱油）CO2的应用CO2的特性和效果CO2极其危险，可以两种方式致人死亡：通过替换O2，导致人快速窒息；或本身作为一种毒素。人暴露在少量浓度为0.5%的CO2中，就会出现中毒的危险，而浓度超过10%可能会导致死亡。由于CO2完全无臭无色，堪称隐形杀手，当人察觉时已为时过晚。CO2是发酵过程产生的副产品，因为该气体比空气重，所以会在容器和密闭空间（如罐和酒窖）的底部聚集，甚至溢出发酵罐并下沉到酿酒厂地面上，然后在地面上方形成一些致命的看不见的聚集区域。事实上，在整个酿酒以及包装和装瓶过程中，CO2是一种危险源。1/2C12H22O12+1/2H2O→C6H12O6+2ADP+2Pi→2C2H5OH+2CO2+2ATP+226.09kJ理论上每100g葡萄糖发酵后可以生成51.14g乙醇和48.86gCO2。啤酒发酵属厌氧发酵，生产1t啤酒约产生20kgCO2。啤酒厂回收CO2可继续用于本厂生产或向外销售（制造碳酸饮料等）。应尽量进行CO2回收，以便于进行CO2洗涤、补充酒中CO2和以CO2背压等等。CO2的回收啤酒厂废水主要来源有：麦芽生产过程中的洗麦水、浸麦水、发芽降温喷雾水、麦糟水、洗涤水、凝固物洗涤水；糖化过程的糖化废水、过滤洗涤水；发酵过程的发酵罐洗涤、过滤洗涤水；罐装过程洗瓶水、灭菌、破瓶啤酒及冷却水和成品车间洗涤水。每制得1t成品酒，产生生活污水约1.7m3，含CODcr0.85kg或BOD50.5kg。啤酒厂排放的废水超标项目主要是COD、BOD5、SS三项。啤酒生产废水主要来自两个方面：一是大量的冷却水（糖化、麦汁冷却、发酵等）；二是大量的洗涤水、冲洗水（各种罐洗涤水、洗瓶废水等）。由此可见，啤酒废水的特点是水量大、无毒有害，属高浓度有机废水。啤酒生产废水主要来源废水的处理废水的处理接触氧化-气浮处理工艺国内多家啤酒厂均采用接触氧化-气浮工艺流程UASB-接触氧化—气浮处理工艺主体系统是水解酸化、接触氧化和浮池IC-CIRCOX处理工艺IC反应器应用于高浓度有机废水处理CIRCOX适用于低浓度的啤酒生产废水和城市污水处理SBR-水解酸化处理工艺间歇运行的污水处理技术轻工部设计院为代表的推荐采用方案接触氧化-气浮处理工艺流程图1.干排麦糟2.错流膜过滤技术取代硅藻土技术3.改造常压煮沸工艺为低压与动态煮沸工艺4.热凝固物回收利用技术5.残酒回收工艺与设备6.高浓度发酵工艺与稀释设备7.洗涤碱液回收利用8.综合废水处理工艺改造9.废弃物再利用10.糊化与糖化工艺和冷却工艺、麦汁煮沸和冷却工艺、酵母与麦糟干燥工艺回收二次蒸汽11.外加酶糖化法生产啤酒12.二氧化碳回收设备改造13.输送和贮存原料与半成品的管道和容器改造14.糖化与发酵车间微机控制改造15.应用电机变频控制技术，控制系统采用PLC自动控制16.原煤贮存系统改造为封闭储存17.合理利用水与CIP清洗技术18.再生水生产与使用酿酒工艺中的清洁生产啤酒行业清洁生产案例北京燕京啤酒集团公司清洁生产案例进行清洁生产前的情况在进行清洁生产前，公司存在的问题有：•一些污水不能得到处理，净化水的设备生产能力有些不够不能做到污水的100%的回收和利用。•热水，废酵母，湿酒糟，生产过程产生的二氧化碳等都不能有效地利用起来，虽然公司的效益在上涨，但是环境成本却越来越高，对公司的发展造成了的制约！•此外，公司在污染治理上的投资不够，员工及管理者的环保意识薄弱，没有良好的清洁生产的方案和行动！•公司的许多生产成本及指标都与国际和行业的平均水平存在着一些差距！吨酒耗