（发酵工程专业论文）从啤酒废酵母中分离优质酒基的研究.pdf

摘要 本课题以啤酒生产过程中产生的废弃酵母泥作为研究对象，回收啤酒废液 中的酒精成分，生产优质酒基产品。 整个生产研究过程可以概括为使用膜式板框压滤机分离废啤酒与固形 物，分离后的废啤酒再经过连续蒸馏塔蕉馏，回收得到粗酒精，最后使用间歇 式精馏塔对粗酒精进行精制，从而得到精馏酒精。精馏酒精可作为勾兑眉基使 用，生产酒类产品。其中，研究重卢为使用间歇蒸馏塔对粗酒精进行精馏的工 艺研究。 本课题研究重卢为酒基的精馏工艺。精馏工艺的研究包括以下几部分第 一，通过单因子头验摸索精馏过程中各单因素的最佳水平或者范围。第二，在 单因素实验基础之上，通过正交试验与正交旋转设计试验选定最佳操作工艺。 第三，使用活性炭与高锰酸钾处理成品酒精，并评价这些方法对酒精感官质量 的影响。 本课题研究结果如下： 1 酵母与啤酒液的分离使用膜式板框压魔机。其操作参数为每次处理 废酵母量2 0 0 0 k g 气膜充气压力04 m p a 。每次得到啤酒废液1 2 0 0 k g 。 啤酒废腋中的酒精初步分离使用连续蒡馏的方法。操作参数为：2 2 层塔 板处迸料。进料速度1 11 k g m i n ，塔内压力01 2 m p a 。塔顶温度9 0 c ；塔顶 出酒产品酒精浓度约6 0 ( v v ) 。 2 通过精馏单因素头验得到以下结论酒精浓度对产品所有指标都具有一 定影响，其中对于正丙醇影响较明显。最佳酒精浓度为5 5 - - - 6 0 ( v v ) 。回 流比是影响产品综合质量的关键因素，但回流比越高摹馏效率越低。最佳回流 比为25 30 。酒头提取量对产品中低挥发系数组分影响显著，最佳范围为 3 一5 。酒尾提取量对产品中高挥发系数组分影响显著，最佳范围是1 2 一 1 6 。 3 综合正交二次旋转设计试验与正交结合得到最佳操作工艺为酒精起始 浓度5 6 ( v v ) ；回疯比34 酒头提取量3 酒尾提取量1 35 产品收得 率为8 35 。 在此生产工艺下得到的产品质量为甲醇2 23 7 m g l 、i f 丙醇5 52 4m g l 、 异丁醇+ 异戊醇4 98 6m g l 、乙酸乙酯4 31 6m g l 、乙醛3 07 8t a g l 。计算m 值得到04 4 。 4 使用活性炭与高锰酸钾处理酒精对改善酒精产品的感官质量具有一定 效果。初步分离的粗酒精产品经过活性炭处理之后，酒精后味苦涩的缺陷得到 明显改善，使老熟后盾基产品的感官质量有较大提高。使用活性炭处理后的样 品，其综合评判中的感官质量高于“良好”，隶属度为05 9 ，高于未经处理的 样品( 隶属度为04 1 ) 和只经过高锰酸钾处理的样品( 隶属度为05 3 ) 关键词啤酒废弃酵母泥蒸馏酒精回流比 a b s t r a c t t h i ss u b j e c tr e g a r d sd i s c a r d e dy e a s tp r o d u c e dd u n n gt h eb r e w i n gp r o c e s sa s t h er e s e a r c ho b j e c tt h ea l c o h o li sr e c y c l e df r o mt h ew a s t eb e e r , i no r d e rt o p r o d u c eh i g l l - q u a h t yw i n eb a s ep r o d u c t t h ee n t i r ep r o d u c t i o na n dr e s e a r c hp r o c e s sc a nb es u m m a n z e dt h ew a s t eb e e r a n ds o l i d sa 托s e p a r a t e db yf i l mt y p eb o a r df r a m ef i l t e rt h ew a s t eb e e ra f t e r s e p a r a t i n gi sr e t r i e v e da n dg o tt h i c ka l c o h o lt h r o u g ht h ec o n t i n u o u sd i s t i l l a t i o n r e c t i f i e rt h e nu s eb a t c hf r a c t l o n a t m gc o l u m nc a m e so nt h er a wa l c o h o lp r o d u c t p u r i f i e s ，o b t a i n st h er e c t i f i e da l c o h o la c h i e v e m e n tt ob l e n dw i t ht h el i q u o rb a s e p r o d u c ta m o n gt h e m ，t h er e s e a r c hk e yc 龇t l e so nt h ef i n ed i s t i l l f o rt h eu s e i n t e r m i t t e n c ed l s t l l l a t t o nc o l u m nt ot h er a wa l c o h o lt h ec r a f tr e s e a r c h t h es t u d yo fr e c t i f i c a t i o ni sd w l d e di n t ot h r e ep a r t s f i r s t l y , s i n g l ef a c t o rt r a t l w a sm a d ed u n n gt h ep r o c e s so fr e c t i f i c a t i o ni no r d e rt of i n do u tt h eb e s tl e v e lo f e v e r yf a c t o rs e c o n d l y o nt h eb a s i so fs i n g l ef a c t o rt r a i lt h eb e s tc r a f t1 5c h o s e na sa r e s u l to ft h ec r o s st r a i la n dc r o s sr o t a r yt r a i lt i n n 击啪t 1 1 ea c t i v ec h a r c o a la n d p o t a s s i u mp e m m n g a n a t et od e a lw i t ht h ef i n i s h e da l c o h o ls e p a r a t e l yw i t ht h e a p p r m s et h ei m p a c to ns e n s eq u a l i t yo f a l c o h o lo f t h e s em e t h o d st h er e s u l t so f t h e s t i l d ya r ea sf o l l o w s la l c o h o lc o m p o s i t eo fw a s t eb e e rs e p a r a t e dt h r o u g hd i s t i l le o n t m u o u s l y t e n t a t i v e l y , t h eo p e r a t i o np a r a m e t e rl s f e dw a s t eb e e ra tt h e2 2b o a r df e e d m gr a t e 1 11 k g m m ，g e t so f ft h ew i n ea tt h et o po ft h ec o l u m n ，p r e s s u r e02 m p ai nt h e c o l u m n t h et e m p e r a t u r eo f t o po f t h ec o l u m n1 s9 0 ，t h ea l c o h o lc o n c e n t r a t eo f t h ep r o d u c t si sa b o u t6 5 ( v v ) 2g e tt h ef o l l o w i n gc o n c l u s i o n st h r o u g ht h es i n g l ef a c t o re x p e n m e u to f r e c t i f i c a t i o nt h ea l c o h o ld e n s i t yh a sac e r t m ni n f l u e n c et op r o d u c t sa l lm d e x e s ， a m o n gt h e mm f l u e n c em o r eo b v i o u st o1 - 一p r o p a n o l t h eb e s ta l c o h o ld e n s i t yi s 5 5 6 0 r e f i u xt h a ni n f l u e n c ep r o d u c t sc o m p r e h e n s i v ek e yf a c t o ro f q u a l i t y , b u t r e f l u xt h a n1 1 l 曲t oe f f i c i e n c yt h el o w e rd i s t i l l a t i o nh a v et h eb e s tr e f l u xi st o 25 30h e a dw i n ep e r s o nw h od r a wi o wt ov o l a t i l i z ec o e f f i c t e n tt ob ec o m p o n e n t i n f l u e n c ep r o m m e n tt op r o d u c t s t h eb e s tr a n g ei s3 - 5 t h ed r a w i n ga m o u n to f e n do fw i n e ，t ov o l a t l h z m gt h ec o e f f i c i e n tc o m p o n e n tm f i u e n e emt h ep r o d u c t s p r o m i n e n t l yl u g h , t h eb e s tr a n g el s1 2 0 o - 16 3t h ec r o s st r m li sd e s i g n e do nt h eb a s i so ft h eg e n e r a le f f e c tf a c t o r so f a l c o h e lt h er e s u l t sa r ea sf o l l o w st h es e q u e n c et h a ta f f e c t st h ep r o d u c to f r e e t f f i c a t l o ni s r e f l u x r a t m d r a w i n g a m o u n to fh e a dw i n l m u a t l v e e o n c e n t r a t m n d r a w i n ga m o u n to fe n do fw i n et h eb e s tc r a f ti sx 1 = 6 0 x 2 - - 3 ； x 3 2 3 x 4 = t 4t h eg e n e r a ls t a n d a r do fp r o d u c tl sr e s p e c t i v e l yt h ec o n t e n to f m e t h a n o l ( y i ) 2 9g o m g l ，1 - p r o p a n o l ( y 2 ) 4 33 7 m g l ，m o b u t a n o l + t s o p e n t a n o l ( y 3 ) 4 75 6 m g l ，e t h y la c e t a t e ( y 4 ) 5 02 4 m g la c e t a l d e h y d e ( y 5 ) 3 42 0 m # l a sar e s u l tt h eg e n e r a ls t a n d a r di sl6 6 1u n d e rt h eo p t m m lp r o d u c t i o n 4t h eb e s tc r a f ti nt h ec r o s sr o t a r yt r a i la r ea l c o h o ld e n s i t y5 6 、r e f l u xr a u o 34 、d r a w m ga m o u n to f h e a dw i n3 、d r a w i n ga m o u n to f e n do f w i n e1 35 r a t e o fp r o d u c t sa c c e p t e d8 35 t h eg e n e r a ls t a n d a r do fp r o d u c t1 5r e s p e c t i v e l yt h e c o n t e n to fm e t h a n o l ( y i ) 2 23 7 m g l ；l - p r o p a n o l ( y 2 ) 5 52 4 m g l ： l s o b u t a n o l + l s o p e n t a n o l ( y 3 ) 4 98 6 m g l ；e t h y la c e t a t e ( y 4 ) 4 31 6 m g l ； a c e t a l d e h y d e ( y 5 ) 3 07 s m g la sar e s u l tt h eg e n e r a ls t a n d a r di s04 4u n d e rt h e o p t i m a lp r o d u c u o n 5u s ea c t i v ec h a r c o a la n dp o t a s s m mp e r m a n g a n a t et od e a lw i t ha l c o h o la n d h a v ec e r t a i nr e s u l t st ot h es e n s eo r g a nq u a l i t y , w h i c hi m p r o v et h ea l c o h o lp r o d u c t s a f t e rt h et l l l c ka l c o h o lp r o d u c t ss e p a r a t e dt e n t a t i v e l ya l ed e a l tw i t ht h r o u g ht h e a e t t v ec h a r c o a l 。b a ds m e l ls h o r t c o m i n go fb l t t e m e s sr e l i e v eb e h i n dt h ea l c o h o l ， w i n eb a s ep r o d u c t ss e n s eo r g a na f t e rm a k ea l w a y sf a m l h a r1 m p m v eal o ta tt h e q u a l i t ys e n s eo r g a nq u a h t yo fs a m p l eh i g h e rt h a nu n d e rt h ej u r i s d i c t i o no fd e g r e e 05 9 ”g o o d ”u s ea c t w ec h a r c o a ld e a lw l t h ，j u d g e ，s y n t h e t i c a l l y , t h eo n e st h a ta r e l u g h e rt h a ns a m p l e04 1n o td e a l tw i t ha r eu n d e rt h ej u n s d l c t m no fd e g r e e p o t a s s i u mp e r m a n g a n a t ed e a l sw a h s a m p l e05 3 k e yw o r d ：w a s t ey e a s to f b e e r 、d i s t i l l a t i o n 、a l c o h o l 、r e f l u xr a t i o 学位论文独创性声明 本人声明，所呈交的学位论文系在导师指导下本人独立完成的研究成果。文 中引用他人的成果，均已做出明确标汪或得到许可。论文内容未包含怯律意义上 已属于他人的任何形式的研究成果，也不包含本人已用于其他学位申请的论文或 成果，与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说 明并表示谢意。 学位论文知识产权权属声明 本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属山东轻工 业学院。山东轻工业学院享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请 专利等权利，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子 版，本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学木论文或成果时， 署名单位仍然为山东轻工业学院。 论文作者签名 导师签名： ! 望：经 j 司少l 匀 山东轻工业学院硕士学“论文 第一章绪论 1 1 世界啤酒发展现状和发展趋势 最近，有关行业机构及刊物进行了一项世界啤酒发展趋势的调查，得出的 结论是：在生活水平较高的西方世界，啤盾市场出现了持续的停滞，而在世界 东方，有时却出现增长趋势。在许多工业化国家中，当啤酒的人均消费量停滞 甚至降低时，啤酒的需求量和产量在东欧国家和中国却增长了。但是欧洲依然 是世界最大的啤酒市场，而且人均消费量也最多。以下可以看出各大洲啤酒生 产与消费情现。 欧洲 据 b r a u w e l t ) ) 专业刊物统计，世界人均啤酒消费量前三名的国家为捷 克( 1 6 3 升) ；爱尔兰( 1 5 05 升) 。德国( 1 2 75 升) 。据 b a r t h r e p o r t ) ) 报 道，欧洲1 9 9 9 年的啤酒产量达到4 6 9 4 万吨，增长了3 3 万吨。欧洲2 0 0 0 年啤 酒营产量为4 7 1 8 万吨。荷兰是欧洲最大啤酒出口国，官方统计数字为1 2 2 万 吨以上。但要考虑到的是，由于一些国际品牌啤酒通常是以许可证的方式在国 外生产，所以未被统计在出口数据中。 西欧如同美国一样，啤酒捎费量是较高的，但也有所下降。西欧人均啤 酒消费量1 9 9 2 年为8 27 升，1 9 9 9 年则为7 77 升。1 9 9 2 年、西欧啤酒产量接 近3 2 4 7 万吨，1 9 9 9 年约为3 0 5 3 万吨。西欧啤眉产量的l 3 是德国生产的( 1 1 2 9 万吨) 。据德国啤酒酿造商联合会统计，德国目前是世界上拥有啤酒厂数量最 多的国家，有1 2 7 0 家啤酒厂，而且德国的啤酒品种也最多，有5 0 0 0 种不同品 种的啤酒。然而，德国人均啤酒消费量还是有所下降，1 9 9 9 年人均消费量为 1 2 75 。 东欧的啤酒业不断地创造新记录。如破兰的啤酒市场在不断增长。1 9 9 3 年玻兰人均啤酒消费量为2 2 升；1 9 9 9 年增长至5 8 升，2 0 0 0 年为6 3 升，年增 长率为7 一1 3 。俄罗斯的饮料市场同样飞跃发展，1 9 9 9 年仅啤酒销售量就 达到4 3 亿升( 增加了2 73 ) 。但是，俄罗斯人均啤酒捎费量刚达到3 6 升。 非洲 非洲的啤酒市场主要集中在南部。据纽约饮料销售公司报道非洲啤佰 产量只占世界啤酒产量45 。但是，非洲在1 9 9 4 1 9 9 8 年间，啤酒产量的增 长超过了1 6 。据b a r t hr e p o r t ) ) 报道1 9 9 7 年，5 1 个非洲国家中的4 7 个 国家共生产啤酒5 8 0 万吨。2 0 0 5 年，非洲大陆的啤酒产量达到7 1 0 万吨，但 年增长率润徘徊在3 左右。因此，非洲啤酒市场是令国外啤酒酿造商关注的 市场。 第一章绪论 世界第四大啤酒酿造公司s a b 和纳米比亚啤酒公司占据着非洲的啤酒市 场。在非洲南部国家中的关税联合会中s a b 占有9 5 的市场份额。在拥有l2 亿人口的尼日利亚，人均啤酒俏费仅52 5 升，而在南非，啤酒的人均消费为 6 0 5 升。 东南亚 亚洲国家似乎己渡过了由于金融危机导致的衰退时期。中国是最重要的 啤酒市场，中国的啤酒产量已由1 9 9 8 年的1 9 0 0 力吨，上升到2 0 0 0 年的2 2 0 0 万吨左右。在近9 年中，中国已取代了美国在世界排名第一的位置。据中国酿 酒工业协会透露，在2 0 0 5 年，中国啤酒产量将达到2 5 0 0 万2 6 0 0 万吨。根据 b i o s 报道，皿洲的啤酒产量1 9 9 9 年已达到3 1 8 0 万吨以上，增长率为5 ， 2 0 0 0 年亚洲啤酒产量为3 6 4 0 力吨。亚洲第二大啤酒市场是日本。据b i o s 报 道，日本2 0 0 0 年啤酒产量达到7 1 0 万吨。日本啤酒销售量相对稳定，大约有 7 2 0 万吨左右。日本最大的啤酒酿造商肚麟啤酒公司的专家预测日本的啤酒 和啤酒类饮料的人均消费量目前降低了35 升，但到2 0 0 3 年将超过8 57 升。 北美和南美洲 美洲饮料市场是个不断扩大的市场。1 9 9 9 年美硼入均啤酒消费量提高了 5 。美国1 9 9 9 年的啤眉产量为2 3 6 5 力吨左右，1 9 9 7 年为2 2 7 7 万吨，其产 量相当于德国啤佰产量的二倍多。据b i o s 报道美国2 0 0 0 年的啤酒产量为 2 3 2 5 万吨。美国拥有世界上最大的啤盾酿造商百威啤酒公司，其年生产能力 为1 1 5 0 力吨。 在南美洲和中美洲，啤酒产量达到2 1 5 0 万吨左右。拉丁美洲的啤酒市场 是世界上最巩固的市场智利被看作是最有销路的国际市场之一。据 b r a u w e l t ) 杂志报道1 9 9 7 年智利人均啤酒捎费量仅2 73 5 升。巴西人均啤 酒消费量接近5 0 升。在南美，人口在不断增长，但人均啤酒俏费量依然低于 平均数。因此，南美啤酒业还有一个良好的发展空间。在北美( 美国和加拿大) ， 啤酒消费市场在中期已趋于饱和。 根据z e m t hi n t e r n a t i o n a l ) ) 分析，从1 9 9 3 1 9 9 9 年，世界啤酒产量提高 了1 2 。1 9 9 9 年，世界啤酒产量增长率第一次超过了1 9 9 0 年以柬的3 ，达 到34 。据f h ( i u t ) d eg e l s n h e l m 研究机构分析，2 0 0 4 年世界啤酒产量为 1 4 0 4 7 刀吨。在近2 0 年时间里，世界啤酒人均消费量几乎役有变化。1 9 9 6 年 为2 19 升；1 9 8 0 年为2 09 升。目前，人均消费量接近2 25 升，但消费趋势是 一直上升的。目日d 世界啤酒产量年增长2 5 0 力吨左右。截止到2 0 0 4 各大主要 睥酒生产国家产量如下( 表i1 ) 山东轻工业学院碗士学位论文 表1 12 0 0 4 年世界各国啤酒产量 t a b l e l1b e e ro i l t o u to f c o u n t r i e sa l lo v e rt h ew o r l di n2 0 0 4 1 2 中国啤酒发展现状和发展趋势 i21 中国睥酒行业发展现状 中国啤佰工业发展始于2 0 世纪初期，经过近5 0 年的发展，到1 9 4 9 年新 中国成立，中国啤酒年产量仅为0 7 万吨。建国以后，我国的啤酒行业得到了 较好的发展，到1 9 7 8 年产量达到4 0 万吨，比建国前增加了5 0 倍。我国啤盾 工业进入8 0 年代以后得到了迅速的发展，从1 9 8 6 年到1 9 9 4 年，国内啤酒每 年增幅都在2 0 以上，年产量增幅最高时达到3 0 以上。1 9 9 3 年，中国的啤 酒产量超过了德国，位居世界第二位，成为啤酒生产大国。1 9 9 5 年以后中国 啤酒产量的增长速度开始放慢。 1 9 9 0 2 0 0 3 年，在这一阶段我国啤酒行业有三个特点 ( 1 ) 啤佰产量和生产能力稳定增长。 1 9 8 5 年全国啤酒产量为3 1 04 万吨，1 9 9 0 年达6 9 2l 万吨，1 9 9 5 年1 5 6 86 万吨，1 9 9 9 年跃升到2 0 8 84 万吨，啤酒产量的增幅每5 年翻一番还多，平均每年 递增2 0 以上。进入2 l 世纪后中国啤酒工业发展迅猛，正以每年8 的速度 增长。2 0 0 2 年底，我国的啤佰产量已达到2 3 8 68 3 万千升，一跃超过美国， 成为世晃最大的啤酒生产国。实际上自1 9 9 5 年始，啤酒行业从高速发展转入稳 定增长期，产量增长速度降低。这一阶段，啤酒的生产能力已经过剩。 ( 2 ) 啤酒企业向规模化、集团化发展。 1 9 9 4 1 9 9 8 年的四年中，啤酒产量增加了5 7 3 万吨，但企业数量减少了1 5 6 个，企业平均产量提高8 6 。如1 9 9 8 年，年产l o 万吨以上的企业总共4 4 个，其 产量占全国总量的4 84 。 ( 3 ) 效益未能与产量同步增长。 1 9 9 5 年以来，啤酒平均出厂价逐年降低，1 9 9 6 1 9 9 8 年平均吨酒销售收入 垂象轻工业学靛鞲士擘在正文 袭1 1 2 0 0 4 年世界备嗣啤酒产量 t a b l e l1 琢镕r o u t p t o f c o u n t r i e sa l l o v e r t h e w o r l d m2 0 0 4 1 2 中国啤酒发展现状和发展趋势 1 2 1 中餮簿渣行韭发餍现桡 中国啤盾工业发展始予2 0 世纪初期，经过近5 0 年的发展，到1 9 4 9 年新 中国成立，中国啤酒年产髓仅为07 万吨。建国以后，我国的啤盾行业得到丁 较好的发展，到1 9 7 8 年产整逮到4 0 万吨，比建国秘增加了5 0 倍。我国啤盾 王监进入8 0 攀代以后得到了迅速酶发腱，放1 9 8 6 年剿1 9 9 4 年，国内啤酒每 年增幅都在2 0 以上，年产量增幅最高时达到3 0 以上。1 9 9 3 年，中国的睥 洒产量超过了德国，位居世界第二位，成为啤眉生产大国。1 9 9 5 年以后中国 啤疆产量豹蹭疑速度开媲敖馒。 1 9 9 0 2 0 0 3 年，在这一阶段我国啤灞彳亍业有三个特点 ( 1 ) 啤眉产量和生产能力稳定增长。 1 9 8 5 年全国啤酒产量为3 1 04 万吨，1 9 9 0 年达6 9 2l 万吨，1 9 9 5 年1 5 6 86 万吨，1 9 9 9 年跃升刮2 0 8 84 万吨，啤酒产餐的增幅每5 年秘一番】丕多，平均每年 递增2 0 以上。进入2 l 世纪后中国啤酒工业发展迅猛，正以每年8 的速度 增长。2 0 0 2 颦底，我国的啤艚产量已达到2 3 8 68 3 万千升，跃超过美国， 成为道赛最大的哮溪生产强。实际主自1 9 9 5 年始，簿灞行韭麸蔫速发展转入稳 定增长期，产摄增长速度降低。这一阶段，啤佰的生产能力已经过剩。 ( 2 ) 啤酒企业向规模化、集团化发展。 1 9 9 4 1 9 9 8 年豹靼年巾，璋酒产量增抽了5 7 3 万噫，但企业数爨减少了1 5 6 个，企业平均产爨提高8 6 。如1 9 9 8 零，年产l o 万睫以上的金蝗蘸共4 4 个，其 产量占全国媳量的4 8 4 。 ( 3 ) 效益未能与产量同步增长。 1 9 9 5 年瑷来，唾酒孚垮出厂傍逐年海低，t 9 9 6 1 9 9 8 年平均吨涎销售收入 第一章绪论 也逐年递减。1 9 9 6 年平均吨酒销售收入2 1 5 9 元。1 9 9 7 年平均吨酒销售收入1 9 9 8 元。较上年降低1 6 1 元，1 9 9 8 年平均吨佰销售收入1 9 0 3 元，较上年降低9 5 元。 自进入2 0 0 0 年蛆来，啤酒市场供大于求的现象已经十分明显。同时，为适应 市场的需要。我国的啤酒行业出确定了新的发展方向。 在市场的激烈竞争中啤洒行业开始向规模要效益，啤酒行业兴起联合兼 并风潮。1 9 9 9 年底青岛啤酒、蕺京啤僭双双突破百万吨大关。为我国啤酒工业 冲击世界第一的位置，注入了更加强劲的动力。通过近几年的竞争，我国啤酒行 业集中程度日益提高。行业趋向规模化，集团化，丈中型企业尤其是2 0 万吨以 上的大型企业数量及总产量所占的全国比例增长迅速。掘最新资料显示，到 1 9 9 9 年底，2 0 万吨以上的企业从1 9 9 8 年的1 8 家增加到1 9 家，合计产量为7 3 78 1 万吨，占全国总产量的3 53 4 。青岛啤酒集团、燕京啤酒集团营产量分别达到 1 0 71 5 万吨和1 0 41 5 万吨。但与发达国家相比，我国啤酒工业的规模集中化程 度还远远不够，必须在此方面做出更大的努力，世界第一大啤酒生产国美国的 a b 、美乐、斯卓、科斯四大啤酒生产企业年产量都超过2 0 0 万吨，其中第一 大企业a b 公司1 9 9 8 年产量已达到1 3 1 56 万吨，占美国啤酒市场份额近5 0 。 另外，我国虽已成为世界啤盾生产大国，但目雨中国人均侑费水平不足2 0 l ， 与世界人均2 53 l 的水平近有相当大的差距，中国有1 3 亿人口，人均增加1 升就 是1 3 亿升，其中蕴含的巨大商机是不言而喻的。转而我们还应清醒地看到。啤盾 市场潜力虽大，但目前城市市场已日趋饱和，农村市场由于受到传统捎费习惯和 经济增长水平所限，啤酒消费速度增长较慢。目前，我国各大啤酒企业把稳定 和扩大产量，开发新产品作为生产的主要任务柬抓。其实从另一个角度来看，解 决产量与效益同步升级的困扰，可以从啤酒工业是典型的生物技术产业入手，将 生物技术引入到其废弃物的开发利用上，开发潜在的高附加值产品。从而提高企 业的经济效益u j 。 1 2 2 中国啤酒行业发展趋势 随着进入2 1 世纪后，啤两行业在国内外竞争与发展的大环境下，除了靠 规模创效益之外，更加注重企业内部的技木创新，不断有新技木出现。如微型 啤酒、桶装啤酒、 无醇啤盾等一系列啤酒新概含的出现，不但丰富了人们的消费选择，也进 一步促进了啤酒行业的技术进步脚。 例如微型啤酒在我国发展已经具有一定规模。傲型啤酒厂是指年产量在 1 0 0 0 吨以下，量小而精制鲜啤酒生产厂。主要分布在餐馆、硒吧、娱乐城和高 级酒店，以自给自足、内部消费为主，故亦称自酿啤酒。8 0 年代初随着英国人戴 4 山字轻工业学院硕上学位论文 维布鲁斯在伦敦市和郊区建起轰动一时的微型啤酒厂，微型啤酒厂便从伦敦 向世界大进军，在全世界范围内刮起了强力的傲啤酒旋风。微型自酿啤酒的出 现大大地丰富了啤酒业更深层次的内涵，同时也增添了其新的风采和魅力。 据统计，世界各地傲型啤酒的发展势头强劲。德国约有2 5 0 家、日本约有 2 8 0 家、奥地利5 7 家、加拿大1 3 3 家。头号啤酒大国美国共有8 0 4 家微型啤 酒厂，占啤酒厂营数5 8 、产量仅占29 ，而中国目前仅有3 0 0 多家，产量不足 02 ，中国和美国年啤酒产量接近。分别为3 0 0 0 多万吨和2 5 0 0 多力吨。与美国 相比，目前中国的傲啤酒市场潜力巨大，发展前景广阔。 除生产规模上区分的微型啤酒之外，如超干啤酒、纯生啤酒、无醇啤酒等 一批新概含啤酒的出现，丰富了我国啤酒市场的同时，更是促进我国啤酒行 业向技术型、多元化发展的进程。但随着啤酒生产技木的不但进步，生产规 模的不断扩大与产量的上升，随之而束的三废排放问题也日益显现出来。其 中，啤酒发酵过程中产生的大量废气酵母的排放问题已经引起了广泛重视。 1 3 啤酒生产中酵母排放问题与废酵母回收利用的研究 1 3 1 啤酒生产中废弃酵母排放问题 2 0 0 5 年，我国啤酒行业总产量首次突破3 0 0 0 万千升，达到3 0 6 1 万千升， 已经连续数年居世界首位。仅青岛啤酒、燕京啤酒、华稠雪花为首的三大巨头 市场占有率就达到3 6 。这意味着我国啤酒行业中，大型企业已经开始主导 市场。 随着我国啤酒产量的连年增加，废糟、废酵母也相应的增加，不仅琅费资源， 而且造成了环境的污染。在啤佰的酿造过程中每生产1 0 0 0 0 吨啤酒，剩余的酵 母泥数量一般约为啤佰产量的12 。按照我国每年3 0 0 0 万吨啤酒产量计算， 我国每年将会产生3 6 万吨废弃酵母泥，其带来的环保压力不可谓不大。 1 3 2 啤酒废酵母回收利用研究现状 随着人们环境保护意识的增强，以及啤酒行业日趋檄列的竞争环境的影 响。啤酒废酵母的综合利用技木的发展不仅将改善啤酒生产企业对环境的污染 问题，更将成为啤酒生产企业新的利润来源。因此，啤酒废酵母的综合利用受 到越来越多的关注。 ( 1 ) 酵母泥中酵母的回收利用 啤酒生产过程中排放的废弃酵母泥是由啤酒和酵母细胞组成的泥浆状屁 合物。其主要成分是啤酒酵母，还含有少量的麦芽壳、大米碎片及酒花等。啤 酒酵母细胞含水分为7 5 8 0 左右，除水之外的主要成分是蛋白质、核酸、b 5 第一章绪论 族维生紊和矿物质元素等成分 3 1 。啤酒酵母中的氨基酸组成比例接近联合国粮 农组织推荐的理想氨基酸组成值。啤酒酵母中还含有丰富的人体丘需的微量元 素如磷、铁、钙、镁、锌、锰、硒、铬等。铬元素和维生紊b 2 结合的化合物 能维持人体正常血糖值。硒可以保护，l 、脏，抑制心血管病的发生和发展，防止 克山病和关节炎，尤其可以防止癌症【4 】。现在大家广 乏认识到酵母的回收价值。 各种各样的酵母回收利用手段已经出现。 目前，我国啤酒废酵母的利用主要有以下几个方面【5 】第一，目前比较流 行且技术比较简单的利用手段。如生产营养酱油、酵母精、蛋白饲料添加剂等 等f 6 j 。其中食用酵母蛋白质的研究是个方兴未艾的新领域，无论用作入类的主食 蛋白质或作为功能性蛋白质配合其他食品的应用都显示了巨大的市场潜力。目 前，我国市场上利用酵母伲生产出来的蛋白饲料添加剂价格在4 0 0 0 元，吨左右。 此种方法投资少，技木简单，非常适合于中小型啤酒厂采用。 第二，工艺复杂，产品附加值高的利用方式。如生产核糖核酸及四种单 核苷酸，利用废弃啤酒酵母复壮后的游离细胞酶系生产f d p 等。另外，从啤 酒废酵母中提取s o d 也是可行的方珐【6 j 。众所周知s o d 一般是从牲畜血掖中 提取，原料有限，其他生物弦成本不过关。而啤酒酵母细胞恰恰含有较多的 “s o d ”。日本啤酒企业早年就从酵母废弃物中提取所谓的“a b l 0 3 ”，其实就 是s o d 。而我国的啤酒企业从事此项研究的人员并不多，s o d 潜在的生产来源 被留视。 我国对于酵母抽提物的研究和生产正处于初始阶段与国外发达国家还有 一定差距，特别是以啤酒酵母伲生产酵母抽提物还有许多有待解决的问题。在 国内。酵母抽提物最近几年也逐步为人们所认识和接受，需求量不断上升。由于 生产厂家较少和产品质量上的差距，目前国内酵母抽提物在一定程度上还依赖 于进e l 。面对巨大的国内外市场，我国应该加快酵母抽提物的研制、开发与生 产，提高质量和产量，降低成本，不仅可以满足国内市场的需求，还可以出口创正， 其应用前景是非常乐观的1 7 j 。 另一方面，近年束国外对饲料用酵母的研究主要集中在酵母作为饲料的功 能应用方面。有的是针对酵母丰富的营养成分，如蛋白质、维生紊和核酸等i i “。 像英国有的厂家就把酵母和菜子油馄合在一起进行干燥，制成动物的饲料添 加剂，有的是直接将酵母当作营养物质的载体。像美国生产的核黄素营养饲料 矛加剂中，就把核黄孝和酵母进行屁合，以添加剂形式加到动物饲料中。如果核 黄素是直接加入到动物饲料中，那很可能造成在饲料中分布的不均匀，并且纯的 核黄素带有静电，流动性差，更易导致核黄紊的分配不均，因此核黄素不且直接 加到动物饲料中。如用干燥的酵母当载体，当核黄素附在酵母体上时可减少核 6 山东轻工业学院硕士学“论文 黄素之间的静电力，提高其流动性，投到动物饲料中，可达到很好的均匀分布效 果。 另外，酵母中含有大量的维生素b l 、b 2 和烟酸等。通过生物技术去除其细 胞壁后，再将酵母内蛋白质降解成氨基酸和多肽，核酸降解成核苷酸，并把它们 和其他有效成分如b 族维生素、谷胱甘肽、微量元素等一起从酵母细胞中提 出来所制得的人体可直接吸收利用的可溶性营养及风味物质的浓缩物就叫酵 母抽提物。它含有多种氨基酸和多肽。此外还含有核苷酸、维生素、有机酸和 2 0 多种矿物质等多种有效成分i s 。其氨基酸平衡良好，味道鲜美浓郁，具有营养、 保健和调味三大功能，在食品领域内具有广阔的应用剖景。目前，一般采用自溶 法生产酵母抽提物，虽然各生产厂家具体的生产工艺流程有所差异，但其主要 工艺流程基本一致 啤酒酵母泥一过筛、洗涤、分离一预处理一分离一酵母泥一酵母悬浮物一 自溶一加执灭酶一分离一酵母抽提物一喷雾干燥一粉状产品酵母抽提物。其生 产工艺要卢如下【91 0 1 过筛、洗涤、分离啤酒酵母泥加水搅拌均匀，离心洗涤，直至无泡沫、 无啤酒昧为止，然后使用2 0 0 目筛过滤，以除去尚残留在酵母泥中的啤酒成分及 其他苦涩物质和不溶性颗粒状杂质。 预处理一般采用食用小芳打预处理啤酒酵母铌，可使酒花成分皂化分 解，去除苦味，并能有效地去除其他异味及酵母味。此外，可使产品在感官质量 方面有明显的提高和改善，并使口味更协调，肉香味更浓郁。 调配经预处理的酵母伲加入一定的水分调配成一定浓度的酵母悬浮 液。一般都调配成1 0 1 5 的浓度。 矛加自溶促进剂及蛋白酶通过添加某些自溶促进剂馓活酵母体内的蛋 白酶和核酸酶类，促进酵母的自溶，可缩短自溶时间，提高抽提率，增加氨基酸和 呈味核苷酸含量。在自溶开始时或自溶进行到一定阶段，通过外加蛋白酶，更有 利于蛋白质的降解及抽提卒的提高【l “。 日本是调味料生产技术先进的国家，根据日本1 9 9 5 食品与科学报道， 日本年消耗酵母抽提物5 6 0 0 吨，其中自产4 5 0 0 吨，进口1 1 0 0 吨。同时，除日本 外全世界众多国家如美国、荷兰、丹麦等也已经把天然调味料的研制与开发集 中于酵母抽提物。1 9 9 8 年酵母抽提物的世界年产量己达5 万吨，产值5 亿美元。 目前，酵母抽提物干粉的国际售价约为8 0 0 0 美元吨，且各国的需求量都在不断 增加。 相信，随着酵母深加工手段的不断进步，啤酒废弃酵母的利用将更上一层 楼。 第一章绪论 ( 2 ) 酵母泥中啤酒掖的回收利用现状 虽然啤酒废弃酵母泥中酵母的回收利用已经实现工业化应用。但是废弃酵 母伲的综合利用仍然发有真正实现。根据已有可查资料显示，占啤酒废弃酵母 泥组分8 0 的啤酒液基本发有得到应有利用，而白白琅费掉。 这部分废啤酒液中杂质含量高，而且种类繁杂1 1 2 。其中的主要杂质来源 主要有以下几种 第一，酵母生命后动而产生的夺醇油、乙醛、甘油、有机酸以及酵母菌体 的胞内物质，如蛋白质、烟酸等。 第二，啤酒稻花中的a 酸、异d 酸以及单宁等多酚类物质。 第三，在排放与运输当中屁杂的不溶杂质。这些杂质的存在使得这些啤酒 质量严重下降，无论是从外观上还是成分上都已经无法当作成品啤酒使用。 关于啤酒酵母泥的处理，目前国外啤酒企业已经采用错流过庞设备( 图 1 1 ) 对酵母铌中的啤酒成分进行分离回收。错流过德又被称为切线过滤或动 态过旅1 1 5 】。它是以膜为过滤介质，液体流动方向与过德介质平行。由于错流 过瘟时掖体流动方向与过德介质平行，过瘟时沿着膜表面所产生的大约 25 35 m s 的流体不断带走膜表面的固形物而防止过痣介质的阻塞，因此错流 过德常被用来处理固形物含量较高的液体，被广压使用在生化、医药、饮料、 水处理等行业。啤酒生产中，使用错流设备对酵母泥进行分离处理后，分离得 到的啤酒液质量下降轻微，可以直接添加回成品啤酒中并取得相当好的效果 0 6 - 2 0 1 。 图11 错流过滤 f n g l1 c r o s s f l o wf n l t e r 但目前错流过滤设备价格昂贵，国内某啤 酒设备的公司采用国外膜管3 2 平方米，每 小时回收7 0 0 l 啤酒，设备报价为2 0 0 万 元，这几乎相当于一个中小型啤酒厂的年 利润。因此，分离啤酒作为成品啤眉回加 的经济价值不符合我国啤眉生产企业低成 本运营的实际情况。这种分离技木在国内 普遍推广还具有相当难度。 目前，要真正作到废弃酵母伲的全面 回收利用，还有很多工作要做，选择摸索 一种符合我国实际情况的啤酒液回收利用 手段势在丘行。 3 山东轻丁业学院硕士学位论文 1 4 啤酒中酒精成分回收的利用价值与生产问题 1 4 。1 。酵母泥中啤酒液的回收价值与课题意义 从以上资料可以看出，啤酒废弃酵母的利用已经引起广泛重视，不断有新 技术、新方法出现。但遗憾的是目前废弃啤酒酵母泥的利用仍然仅仅局限于对 酵母的回收利用，而对占整个废弃酵母伲8 0 的啤酒液的回收利用仍属空白。 这一部分啤酒通常在回收酵母之后便破排放掉。 随啤酒废酵母泥一起排放出的啤酒酒液占所有成品啤酒的l2 ，占排放酵 母泥质量的8 0 8 5 。这部分啤酒由于分离困难，或者分离后啤酒质量下 降严重，通常情况下被啤酒厂当作废水排放掉。尽管现在国内外废弃酵母回收 生产已被