两罐法工艺酿造啤酒关键技术研究可行性研究报告Word文档下载推荐.docx
《两罐法工艺酿造啤酒关键技术研究可行性研究报告Word文档下载推荐.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《两罐法工艺酿造啤酒关键技术研究可行性研究报告Word文档下载推荐.docx（14页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
众所周知，啤酒生产企业是食品领域内耗能较大的行业之一。
2006年，我省啤酒总产量为277.14×
104kL，并且近年来平均以每年18.1%的速度增长。
以啤酒生产的平均耗电量为72kWh·
kL-1计算，我省啤酒企业年耗电19954.08×
104kWh，折合可燃烧煤24523.56×
104kg。
针对这一情况，浙江省质量技术监督局发布了啤酒单位综合能耗限额及计算方法（DB33/667—2007），并于2008年1月1日起开始实施。
由此可知啤酒生产企业应该更新观念，加强厂内管理，通过推行清洁生产来降低生产能耗。
本项目通过改进设计、采用先进的工艺技术与设备、改善管理和综合利用等措施，提高了发酵罐的资源利用率，减少生产单位产品用电量。
跟据本厂一车间的预试验结果，采用本项目工艺，每kL啤酒平均可节约用电约1kWh，以全省年产啤酒300万kL计，每年可节约用电300万kWh。
因此，本项目能在提高经济效益的同时达到节能的目的，符合我国“十一五”计划中节能降耗工作的相关要求，具有较大的经济和社会效益。
图1“两罐法”发酵工艺流程简图
工艺流程说明：
冷麦汁经充氧、按比例添加酵母后进入发酵罐进行发酵，在发酵过程中要严格按发酵曲线进行温度控制，发酵结束后进行倒罐，倒灌工程中利用换热薄板进行快速降温，把温度从11℃快速降至0～－1℃，储存2～3天即可进行啤酒的硅藻土过滤，过滤后的清酒送至清酒罐或经稀释后送至清酒罐待灌装。
二、国内外研究现状和发展趋势
啤酒是一种深受大众喜爱的酒精性饮料，改革开放二十多年来中国啤酒工业得到迅猛发展，从1987年到1994年国内啤酒年均增幅在20%以上，年产量增幅最高时达到30%以上，1995年以来我国啤酒产量增长速度放慢，但年均增幅仍达到7%以上。
2001年啤酒产量为2274万吨，2002年啤酒产量达到2386万吨，首次超过美国成为世界第一啤酒生产大国。
近几年来，啤酒行业出现大规模的兼并、收购活动，形成了像青岛、燕京、华润、哈啤等超百万吨的大型集团。
就开放程度来看，我国啤酒行业是较为开放的行业之一，从80年代末90年代初以来，西方各国啤酒数十个著名的啤酒品牌涌入中国。
据统计，有60多家5万吨以上的重点啤酒厂搞了合资，合资企业的啤酒产量已超过全国产量的30%。
因此，目前国内外啤酒生产在发酵工艺上大同小异，均采用“一罐法”或“两罐法”生产。
“一罐法”是指主发酵和后发酵在同一罐内进行的发酵方式，一罐法包括低温发酵法和快速发酵法。
贮酒中仅能利用80％的罐容积，并且由于对流，所分离的物质不能及时排除，再次溶解造成啤酒口味比二罐法生产的啤酒粗糙，苦味增重。
“二罐法”是在一个罐内完成发酵和双乙酰还原，然后转入第二个锥形罐进行冷贮酒的发酵方式。
此工艺的典型代表是德国的DAB发酵工艺和丹麦的二罐法发酵工艺。
“前锥后卧”式发酵，“前锥后卧”式发酵也是一种“二罐法”发酵，是将锥形大罐与传统发酵中的卧式后贮酒罐相结合的一种发酵方法，对从传统发酵产业改建来的啤酒厂来说是一种值得推广的工艺。
但是鉴于我国幅员辽阔、各地风土人情相差较大的特殊国情，在啤酒的发展趋势上也拥有自己的特色及缺点。
1.口味发展多样化
啤酒是世界性饮料，各地生产的啤酒都有自己独特的风格。
而我国啤酒产业由于开放性较高，受世界各地啤酒风格的影响，目前开发有四大风味类型，即强力、柔和、浓醇和淡爽。
德式啤酒以全麦芽、煮出糖化法，长期后酵为酿造特点，啤酒以浓醇为风格形式。
目前，我国啤酒典型代表青岛啤酒即为此类风格，浓醇而柔和。
在20世纪70年代，我国通过引进美国啤酒的风味，又创造出低浓度、浅色泽、低苦味值、低总酸的淡爽的啤酒风格。
目前，这种啤酒在江苏、浙江、安徽、上海、福建和江西等地的市场十分流行。
这种淡爽、柔和的啤酒特别受到新一代消费者的青睐。
2.啤酒保鲜期良莠不齐
目前，我国啤酒企业绝大多数都能按照国家标准生产、销售，但在风味优劣、风味保险时间长短等问题上良莠不齐，特别是风味保鲜时问，短的只有1个多月，长的有两年多，这样的差别直接影响了市场覆盖面和销售时间。
因此，啤酒的风味保鲜期问题，是企业迫切需要解决的问题之一。
3.能耗较高
自2002年起，我国的啤酒产量已连续6年位居全球首位。
但从整体上看，我国啤酒生产仍处于水平较低、规模较小、效益较低的发展模式，全行业统计吨啤酒综合能耗明显高于国外先进企业，特别是酿造用水环节（表1）。
因此，啤酒生产企业应该更新观念，加强厂内管理，通过改进设计、采用先进的工艺技术与设备、改善管理和综合利用等措施，降低生产成本和节约资源。
表1不同生产水平的啤酒生产企业耗水及排水指标
项目
单位
国际先进
国内先进a
国内平均b
吨产品耗水
t
4.0-6.0
≤6.0
≤12
吨产品工艺废水
3.5
≤4.5
≤10
*a：
数据来自国家环境保护总局《中华人民共和国环境保护行业标准》；
b：
数据来自浙江省经济贸易委员会《啤酒行业清洁生产审计技术要求》。
总之，我国啤酒产业从总体上来说发展形式良好，但是随着各种生产原料成本的上升，啤酒企业仍面临较大的成本压力。
随着我国市场的进一步开放，国内啤酒行业必然会受到国外同行更猛烈的冲击，因此，大的啤酒集团，如燕京、青岛、华润等应该稳步发展，投资逐步步入国际化；
小企业应脚踏实地、通过自己的啤酒风格特点和企业文化，扩大企业生存和发展的空问。
1.主要研究内容
针对“一罐法”和传统“两罐法”工艺存在的缺点，本项目拟解决的问题主要有以下几方面：
（1）如何使倒罐后酒液温度迅速达到-1℃～0℃，但又防止酒液结冰；
（2）倒罐时两罐压力的控制；
（3）控制酒液中的酵母数，从而提高啤酒的纯清度和质量；
（4）倒罐时防止微生物的污染；
（5）防止氧气的摄入，使双乙酰反弹或啤酒发生氧化，从而保持啤酒风味和质量。
2.技术关键
（1）适当提高糖化麦汁钙离子浓度，发酵降糖将要结束时，稍提前封罐升压，这样既能加快酵母沉降，又不影响双乙酰还原；
从而确保倒罐时，酒液中酵母数≤0.3×
107个/ml。
（2）根据发酵液的温度和冷媒的温度及倒罐后酒液要达到的温度，计算出冷却薄板冷却面积，确保酒液在6小时内完成倒罐操作，同时倒罐后酒液温度达到-1℃～0℃，又不使酒液结冰。
（3）倒罐前以纯度99.95%以上的氮气备好空罐压力，倒罐时连通两只罐顶排气管，使两罐能自动补压，保证两只罐压力稳定，防止二氧化碳和泡沫溢出。
（4）倒罐前彻底清洗、消毒管路，同时以脱氧水吸收管路中的氧。
这样确保倒罐过程中杂菌污染和氧的摄入，从而避免双乙酰反弹。
3.主要创新点
（1）酵母数偏多会影响悬浮物质的凝聚和沉降，从而影响发酵过程中酒液的纯清效果。
本项目适当提高糖化麦汁钙离子浓度，发酵降糖将要结束时，稍提前封罐升压，既加快了酵母沉降，又不影响双乙酰还原；
（2）采用冷却薄板对酒液进行深冷速冻，加速了冷凝物的析出，使酒液温度均匀一致，提高了成品啤酒的非生物稳定性。
并且通过计算得到冷却薄板冷却面积，控制了酒液倒灌操作时间，不仅倒罐后酒液温度迅速达到-1℃～0℃，而且防止酒液结冰；
（3）啤酒酿造过程中经常出现一种现象，即清酒双乙酰值较低而成品啤酒中双乙酰成倍增长，称为双乙酰反弹，是影响啤酒风味和质量的重要原因之一。
本工艺通过彻底清洗、消毒管路，同时辅以脱氧水吸收管路中的氧有效避免了双乙酰反弹。
1.项目完成后产品应达到的主要技术指标：
（1）6个月保质期浊度≤0.6EBC
（2）成品双乙酰≤0.08mg/L
（3）倒罐后酒液中酵母数≤0.3×
107个/ml
（4）倒罐后酒液卫生指标：
菌落总数≤5个/ml，大肠菌群不得检出。
（5）倒罐后酒液溶解氧≤20μg/L
2.项目应达到的主要经济指标：
（1）每吨啤酒节约1度电，以年产20万吨啤酒计，节约用电20万度；
（2）发酵罐利用率提高20%。
3.社会效益：
（1）效益之一——适应了消费者的需求：
现代啤酒工艺大多采用“一罐法”工艺酿造，降温速度不易控制，非生物稳定性低，酒体易出现不成熟味等缺点。
本项目开发的“两罐法”发酵技术，解决了“一罐法”存在的以上问题，满足了消费者对啤酒消费追求喝新鲜、重口味、讲营养的要求。
（2）效益之二——节能：
“一罐法”发酵时间较长、发酵罐利用率较低，本项目开发的“两罐法”发酵技术能有效提高发酵罐利用率，降低发酵时间，平均每吨啤酒节约1度电，符合国家降耗节能的相关政策。
4.技术应用：
近几十年来，我国啤酒工业迅速发展，全国啤酒产量从1981年90万吨，上升到2006年的3515万吨，自2002年起，我国的啤酒产量已连续6年位居全球首位。
但是，从整体上看，我国啤酒生产仍处于水平较低、规模较小、效益较低的发展模式，平均每生产一吨啤酒耗电量超过了100KWh。
目前，国家环境保护总局已经发布了啤酒制造业清洁生产标准，根据一级企业标准，每生产一吨啤酒耗电量不得超过85KWh，因此，啤酒生产节电环节面临巨大的挑战。
本项目开发的“两罐法”工艺不仅能提高啤酒品味，而且能够降低啤酒生产耗能，具有巨大的经济和社会效益，拥有广阔的发展前景。
1.实施方案
主酵结束双乙酰合格，排清酵母后，倒入另一发酵罐，同时倒罐过程中通过冷却薄板把温度急速均匀的从5℃降到-1℃～-0.5℃或更低，冷藏2～3天后过滤。
2.技术路线：
本项目的研制开发将采取以下技术路线：
（1）组织研发小组，查阅国内外相关资料，对项目进行调研，并确定研发方案；
（2）将研发课题进行分解，各小组针对不同研发内容进行项目核心技术的攻关；
（3）将各部分研究成果进行综合，对整体设备进行改进；
（4）安装调试并进行试运行；
（6）验收项目并进行技术推广，实现本项目产品的产业化目标。
3.组织方式
本项目参考国外的先进生产流程和技术要求，结合我厂生产现状和市场需求，针对“一罐法”和传统“两罐法”工艺存在的缺点，对啤酒发酵工艺进行改进。
4.课题分解
课题分解
对应专业
具体内容
生产工艺研究
生物工程
研究“两罐法”生产啤酒的发酵工艺
设备开发研究
化工机械
研究“两罐法”生产啤酒的设备
食品加工
研究“两罐法”生产工艺
起始年月
进度目标要求
2008年1月至2008年2月
（1）工艺参数预定，
（2）设备（冷却薄板）选型，（3）管路改造
2008年3月至2008年12月
在一车间进行试验，各技术指标跟踪测试验，结果达到预定要求后，逐步推行
2009年1月至2009年4月
在二车间进行推广试验
2009年5月至2009年10月
工艺技术指标、经济指标进一步验证
2009年11月至2009年12月
项目验收
1.环境基础：
（1）本企业地处浙江沿海地区，浙江经济发达，能源紧张，因此国家和省政府都针对节能减排出台了相关政策：
《国务院关于印发节能减排综合性工作方案的通知国发》〔2007〕15号；
《浙江省人民政府关于进一步加强污染减排工作的通知》浙政发〔2007〕34号等，本项目开发的“两罐法”啤酒酿造工艺，符合国家、省政府的产业政策，具有一定的优势。
（2）废水排放：
缙云县城市污水处理厂一期工程（日处理废水2万吨规模）已在2008年初投入运行，本项目所在区域也正在铺设城市污水管网。
根据缙云城市建设总体规划，本项目废水近期暂时自行处理达标排入好溪，待2010年缙云县城市污水处理厂二期扩建工程完成后（日处理废水规模达到4万吨）再排入城市污水管网送至城市污水处理厂统一处理。
2.经济条件：
本企业所处长三角的浙江经济发达地区，尤其是民营经济的发展，走在全国的前列，闻名国内外，人们的消费观念在不断的更新，我们采用“两罐法”啤酒酿造工艺生产产品，符合本地区和长三角地区的人们的口味，具有一定的优势，能给本企业带来较好的经济效益。
3.交通条件：
本企业地处东南沿海，交通便利，临近宁波、温州等港口：
海运，空运线路方便，对本企业的采购、销售、运输极为方便。
4．能源条件：
（1）给水：
本项目自来水由市政给水管网供给；
（2）供电：
该公司已有配电室，配电容量500KVA，能够满足本技改项目用电要求；
（3）供气：
目前本项目所在区域尚无集中供热规划。
5.资源条件：
（1）厂房条件：
现公司占地面积11.8公顷，建筑面积43150平方米。
（2）原料条件：
本公司座落在国家级风景名胜区----仙都之境内，依山傍水，风景秀丽，交通便利，高品位的优质泉水，为酿造高品质的啤酒提供了优越的自然条件。
（3）工装条件：
本公司顺利通过ISO9002质量认证，成为同行业中较早通过质量管理体系和产品质量双重认证的企业。
以此为新的起点，公司不断完善内部质量管理，建立了从原料进厂到产品出厂全过程的质量保证体系。
在控制指标上，公司建立了高标准、严要求的产品质量内控指标，缩小波动范围，通过自检、互检和专检等手段使质量得到有效控制。
在工艺执行上，我们加强监督力度，完善监督制度，通过不定时的检查和自动记录仪跟踪，使员工在过程控制上的责任心不断得到加强。
同时，公司对啤酒生产的眼睛——检验室，不惜血本提高技术装备，现已投入使用的有溶解氧测定仪、糖化仪、半自动定氮仪、CO2测定仪、分析天平、971分光光度计、浊度仪等，公司还将采购世界上最先进的自动化分析设备——SKALAR。
不断提高和增加产品的科技含量，糖化系统和发酵系统采用HD-2000系统，实现了计算机通讯、控制、显示、管理技术与相关的生产工艺过程有机结合，引进Alfa
Laval（阿法拉伐）高浓度啤酒稀释设备，应用制氮技术和CO2自动回收装置，解决啤酒的溶解氧问题，灌装采用二次抽真空技术，啤酒瓶的红外自动检测仪、杀菌PU值在线监测、控制四标贴标机的应用，增加10t/小时的锅炉，并采用自动化控制，并用了一段冷却麦汁技术、变频技术，应用煤分层燃烧装置和蒸发式冷凝器，对节能降耗起着积极的作用。
（4）人力资源：
公司现有员工1000多人，具有强大的研发团队，主要研发人员见附表。
6.目前已完成的工作：
一车间试验已经结束，两罐法工艺基本确定，各指标均达到预定要求。
待后续工艺参数进一步优化后，该项目可基本完成。
本项目共投入资金600万元，其中自筹资金450万元，申请省财政拨款100万元，地方部门配套50万元。
自筹资金中单位自有货币资金450万元，其他资金0万元。
项目经费用于设备费用280万元，材料费130万元，测试化验加工费50万元，燃料动力费20万元，差旅费10万元，会议费8万元，合作、协作研究与交流费0万元，出版/文献/信息传播/知识产权事务费3万元，人员劳务费50万元，专家咨询费9万元，管理费10万元，其他开支30万元。
详细概算表请见附表：
附表：
表2省级科技计划项目经费概算表
两罐法工艺酿造啤酒关键技术研究金额单位：
万元
序号
概算科目名称
合计
省财政拨款
经费
地方部门配套经费
自筹经费
（1）
（2）
（3）
（4）
（5）
1
一、经费支出（合计）
600
40
20
540
2
1、设备费
280
3
（1）购置设备费
250
4
（2）试制设备费
30
10
5
（3）设备租赁费
6
2、材料费
130
7
3、测试化验加工费
50
50
8
4、燃料动力费
9
5、差旅费
6、会议费
11
7、合作、协作研究与交流费
/
12
8、出版/文献/信息传播/知识产权事务费
13
9、人员劳务费
14
10、专家咨询费
15
11、管理费
16
12、其他开支
30
二、经费来源（合计）
1、申请省财政经费
2、地方、部门配套拨款
3、自筹经费
（1）单位自有货币资金
（2）其他资金
省财政科技经费拨付进度申请
第1年
第2年
金额
28
比例（％）
70
注：
支出概算按照经费开支范围确定的支出科目和不同经费来源编列，同一支出科目一般不同时在财政拨款经费和自筹经费中概算。
二、经费概算说明
对各科目支出的主要用途、与项目研究的相关性、概算方法、概算依据进行分析说明
2.1设备费
本课题支出设备费280万元，约占项目总经费的46.67%，主要用于购置试验台配套设备和试制试验台。
具体情况如下：
表6中试、试生产过程中需购置的试验设备
名称及规格型号
数量
单价
金额
用途说明
薄板换换热器
3台
29.7万元
89万元
倒罐时降温用
进口温控器PMC45-RE11H2A1AR1
2只
1万元
2万元
倒时温度控制
酵母贮藏罐10立方米
3只
15万元
45万元
倒前排酵母
流量计DN80E+H
1．5万元
3万元
倒罐时流量控制
不锈钢输酒管和阀门φ80
1套
63万元
输酒管及换向板阀门
进口低转速不锈钢酒泵EVRO-HYGIA
2台
倒罐时泵酒
啤酒保质期实验机X-250B5-11
1台
5万元
检测啤酒保质期
啤酒溶解氧测定仪M3650
17万元
检测倒罐前后溶解氧
啤酒二氧化碳测定仪PJ-LH-20
4万元
检测倒罐前后二氧化碳
气相色谱仪CP-4900Micro-GC
20万元
检测倒罐前后乙醛含量及其它风味物质
2.2材料费
主要包括样机购买，电器部件等试制材料费用，合计130万元，占项目总经费的21.67%。
2.3测试化验加工费
主要用于项目研究所需外送分析费，合计50万元，占项目总经费的8.33%。
2.4燃烧动力费
主要用于试验中消耗的煤、电、水等费用，合计20万元，占项目总经费的3.33%。
2.5差旅费
主要用于研究人员开展试验、考察、业务调研及学术交流等。
项目差旅费合计10万元，占项目总经费的1.67%。
2.6会议费
主要用于项目研究过程中组织学术讨论、咨询及协调项目等会议费用，合计8万元，占项目总经费的1.33%。
2.7合作、协作研究与交流费
主要用于支付项
升级会员 