用运筹学方法建模优化麦汁生产工艺配方
工坊啤酒麦汁制备的优化研究
工坊啤酒麦汁制备的优化研究方 卉（宁夏工商职业技术学院，宁夏银川 750021）摘 要：麦汁发酵过程是酿造高品质工坊啤酒的重要环节。
为保证工坊啤酒具有更好的口感和品质，以大麦芽为原料，对麦汁制备过程中的蛋白质休止、糖化和洗糟3个方面进行研究。
通过采用浸出糖化法，蛋白质休止条件为52 ℃，40 min，糖化温度采用两段式温度，分别为62 ℃、40 min和72 ℃、15 min，采用78 ℃洗糟水洗涤3次得到优化后的麦汁，并对该麦汁酿造的工坊啤酒与原工艺酿造的啤酒进行对比，得出采用新工艺制得的工坊啤酒品质更佳。
关键词：麦汁制备；蛋白质休止条件；糖化的条件；洗糟条件Study on Optimization of Wort Preparation in Craft BeerFANG Hui(Ningxia V ocational Technical College of Industry and Commerce, Yinchuan 750021, China) Abstract: Wort fermentation process is an important part of brewing high-quality workshop beer. To ensure a better taste and quality of craft beer, this experiment used barley malt as raw material to study the protein rest, saccharification and washing in wort preparation. The optimized wort was obtained by using leaching saccharification method, the protein rest temperature 52 ℃, 40 min, saccharification temperature two-stage temperature, respectively to 62 ℃, 40 min and 72 ℃, 15 min, washing with 78 ℃ distiller’s grains water for 3 times. The quality of craft beer by the optimized wort is better than that craft beer by the original craft.Keywords: wort preparation; conditions of protein rest; conditions of saccharification; conditions of grain washing water工坊啤酒以其口感柔和、味觉稳定、色泽鲜亮、泡沫颜色洁白和质感细腻等高品质因素被越来越多的消费者认可。
响应面法优化麦汁糖化工艺条件
收稿日期：2019-03-01
修回日期：2019-07-24
作者简介：高熳熳（1993-），女，-），女，副教授，博士，研究方向为食品科学。
圆园19 Vol.38 晕燥援8
·128· 杂藻则蚤葬造 晕燥援330
于糖化工艺的研究较少，卞猛等[10]采用单因素及正交试验 研究了藜麦啤酒糖化过程中不同的下料温度、料水比、投料 水pH对藜麦麦汁总黄酮含量的影响，同时对藜麦啤酒的感 官、理化及微生物指标进行了品评和测定。结果表明，最佳 藜麦啤酒糖化工艺为下料温度60 益、料水比1颐5.0（g颐mL）、 投料水pH值为5.0。在此最佳条件下，麦汁总黄酮含量为 0.32 mg/mL，原麦汁浓度为10.94 毅P。
本研究利用小麦芽代替部分大麦芽，对麦汁糖化工艺 进行优化，探讨了52 益、65 益保温时间、物料配比和水料 比这4个因素对麦汁中浸出物中各组分含量的影响，并采 取单因素试验和响应面试验，分析不同因素对麦汁品质的 影响，通过回归和方差分析等方法相结合找出影响麦汁品 质的主要影响因素，建立回归相关模型，旨在改善糖化条 件，提高麦汁收得率。这不仅丰富了啤酒的种类，还缓解了 我国啤酒原料短缺的现象。同时，这也是我国啤酒企业的
我国啤酒企业发展较快，但在工艺、技术和品质上存 在着一些缺陷。近年来，我国学者对于啤酒的研究也不曾 间断。王志坚[7]通过调整大麦芽、小麦芽和大米的比例来提 高成品酒的质量；申红艳[8]用小麦芽替代部分大麦芽，并添 加复合酶来降低了麦汁生产成本；夏振江等[9]对酿造小麦
品种的选择、制麦设备、工艺创新方面进行研究，总结了 -葡聚糖对啤酒生产的影响及在制麦过程中的控制。而对
究。结果表明，最佳的糖化工艺为小麦芽添加量为42.0%，水料比为4颐1（mL颐g），37 益投料保温10 min，52 益糖化保温45 min，65 益糖化
第二章 麦汁制备工艺
1) Hydromill的组合流程图
2）DISPAX的作用原理
的 实 样 照 片
DISPAX
干法粉碎与湿法粉碎的比较
电耗 电耗峰值
麦芽收率
过滤
干法 较小 大 皮壳碎，成品质量下降 慢
湿法 大 小
浸渍水的回收与否 快
连续 中
大
收率高，成品质量好 快
PVPPRegeneration L L
12
PVPP- Trap Filtration Filter
Buffer tank
TANKFARM
发酵
FILTRATION
过滤
Bright Beer
Buffer tank
Canning line
Flash Pasteurizer
(FP)
Kegging line Bottling line
要求胚乳有一定的分散度，皮壳有定的完整性
一. 麦芽的粉碎方法
干法粉碎 回潮粉碎 湿法粉碎 连续浸渍湿法粉碎
1. 麦芽的干法粉碎
对辊式粉碎机——最简单，不易调节粗细粉比例 四辊式粉碎机——由两对辊组成 五辊式粉碎机
——适用于各种麦芽，结构紧凑，维修有一定的困难
六辊式粉碎机
在原有的调湿粉碎机的基础上,通过对粉碎机控制系 统的改进：
1. 主要满足了粉碎时比较均一的水分吸收量(一般控制 总吸水量达到12 ~ 15%,总麦芽水分含量达到18 ~ 22%,这样，可以做到每平方米过滤面积能承载被粉 碎的物料220Kg左右)。
2. 粉碎的同时可以送入CO2进行绝氧粉碎和加酸进行 PH的调节。
Yeast Propagation
麦汁制备工艺
麦汁制备工艺麦芽汁制备工艺第一节概述麦汁制备麦汁制造是将固态麦芽、非发芽谷物、酒花用水调制加工成澄清透明的麦芽汁的过程。
第一节麦芽与谷物辅料的粉碎目的：使整粒谷物经粉碎后有较大的比表面积，使物料中贮藏物质增加和水、酶的接触面积，加速酶促反应及物料的溶解。
一．麦芽的粉碎麦芽的粉碎方法：干法粉碎，湿法粉碎，回潮干法粉碎和连续调湿粉碎麦芽的干法粉碎：近代都采用辊式粉碎机麦芽回潮粉碎：麦芽在很短时间内，通入蒸气或热水，使麦壳增湿，胚乳水分保持不变，这样使麦壳有一定柔性，在干法粉碎时容易保持完整，有利于过滤麦芽湿法粉碎：由于麦芽皮壳充分吸水变软，粉碎时皮壳不容易磨碎，胚乳带水碾磨，较均匀，糖化速度快。
连续浸渍湿法粉碎：改进了原来湿法粉碎的两个缺点第三节糖化原理一．目的和要求及控制方法糖化：将麦芽和辅料中高分子贮藏物质及其分解产物，通过麦芽中各种水解酶类作用，以及水和热力作用，使之分解并溶解于水的过程二、糖化时的主要物质变化1．非发芽谷物中淀粉的糊化和液化糊化：淀粉受热吸水膨胀，从细胞壁中释放，破坏晶状结构并形成凝胶的过程液化：淀粉在热水中糊化形成高粘度凝胶，如继续加热或受到淀粉酶的水解，使淀粉长链断裂成短链状，粘度迅速降低的过程2?￠淀粉的糖化：指辅料的糊化醪和麦芽中淀粉受到麦芽中淀粉酶的分解，形成低聚糊精和以麦芽糖为主的可发酵性糖的全过程。
（1）淀粉糖化的要求：糖化时，淀粉受到麦芽中淀粉酶的催化水解，液化和糖化同时进行（2）糖化过程中的淀粉酶：啤酿造中淀粉的分解全部依赖于淀粉酶的酶促水解反应（3）影响淀粉水解的因素：①麦芽的质量及粉碎度：糖化力强、溶解良好的麦芽，糖化的时间短，形成可发酵性糖多，可采用较低糖化温度作用②非发芽谷物的添加：非发芽谷物的种类，支链、直链淀粉的比例，糊化、液化程度及添加数量，将极大的影响到糖化过程和麦汁的组成③糊化温度的影响：糖化温度趋近于63℃可得到最高可发酵性糖④糖化醪PH的影响：淀粉酶作用最适PH值随温度的变化而变化糖化醪浓度的影响：实际生产中，糖化醪温度一般以20%-40%为宜3?￠糖化过程中蛋白质的水解麦芽的蛋白质水解情况对麦汁组分具有决定性意义，而麦芽的糖化过程是可以起到调整麦汁组分的作用。
制麦工艺及其优化方案设计
制麦工艺及其优化方案设计文放怀工艺流程•原料大麦→粗选→精选→分级→洗麦→浸渍→发芽→绿麦芽→干燥→除根→贮藏→成品麦芽制麦工艺•大麦经水浸渍后，含水达40%~48%，在制麦过程中需要通入饱和湿空气，环境的相对湿度要维持在85%以上。
麦粒发芽耗氧，产生CO2，因此在制麦芽时要进行通风。
但通风既不能过大也不能过少，通风过大麦芽呼吸作用太旺盛，营养物质消耗过多；通风过少容易发生霉烂现象。
发芽的温度一般为13~18℃。
温度过低，发芽周期延长；温度太高，麦芽生长速度快，营养物质耗费多。
在大麦发芽的过程中，应避免阳光直射,形成叶绿素，有害啤酒风味和色泽。
制麦工艺优化1•2007-2-2 11:44:28 ————————————————————•Welcome to Minitab, press F1 for help.••Multilevel Factorial Design•Factors: 4 Replicates: 1•Base runs: 36 Total runs: 36•Base blocks: 1 Total blocks: 1•Number of levels: 3, 3, 2, 2••General Linear Model: day versus A, B, C, D•Factor Type Levels Values• A fixed 3 1, 2, 3• B fixed 3 1, 2, 3• C fixed 2 1, 2• D fixed 2 1, 2•Analysis of Variance for day, using Adjusted SS for Tests •Source DF Seq SS Adj SS Adj MS F P• A 2 6.0556 6.0556 3.0278 4.95 0.083• B 2 0.8889 0.88890.4444 0.73 0.538• C 1 1.3611 1.3611 1.3611 2.23 0.210• D 1 0.0278 0.02780.02780.05 0.842•A*B 4 14.7778 14.7778 3.6944 6.05 0.055•A*C 2 0.7222 0.72220.3611 0.59 0.596•A*D 2 11.7222 11.7222 5.8611 9.59 0.030•B*C 2 11.5556 11.5556 5.7778 9.45 0.030•B*D 2 2.8889 2.8889 1.4444 2.36 0.210•C*D 1 1.3611 1.3611 1.3611 2.23 0.210•A*B*C 4 7.1111 7.1111 1.7778 2.91 0.163•A*B*D 4 2.1111 2.11110.5278 0.86 0.555•A*C*D 2 8.3889 8.3889 4.1944 6.86 0.051•B*C*D 2 9.5556 9.5556 4.7778 7.82 0.041•Error 4 2.4444 2.44440.6111•Total 35 80.9722•S = 0.781736 R-Sq = 96.98% R-Sq(adj) = 73.58%••Residual Plots for day制麦工艺优化2•Taguchi Design•Taguchi Orthogonal Array Design•L18(2**1 3**3)•Factors: 4•Runs: 18•Columns of L18(2**1 3**7) Array•1234••Taguchi Analysis: time1, time2 versus A, B, C, D •Response Table for Signal to Noise Ratios •Smaller is better•Level A B C D• 1 -16.72 -16.53 -16.34 -15.26• 2 -15.76 -16.04 -16.42 -17.12• 3 -16.17 -15.98 -16.35•Delta 0.96 0.49 0.44 1.87•Rank 2 3 4 1•Response Table for Means•Level A B C D• 1 6.778 6.417 6.417 5.833• 2 6.111 6.417 6.667 7.083• 3 6.500 6.250 6.417•Delta 0.667 0.083 0.417 1.250•Rank 2 4 3 1••Main Effects Plot for Means••Main Effects Plot for SN ratios制麦工艺优化3•Central Composite Design•Factors: 4 Replicates: 1•Base runs: 31 Total runs: 31•Base blocks: 1 Total blocks: 1•Two-level factorial: Full factorial•Cube points: 16•Center points in cube: 7•Axial points: 8•Center points in axial: 0•Alpha: 2••Response Surface Regression: day versus A, B, C, D•The analysis was done using coded units.•Estimated Regression Coefficients for day•Term Coef SE Coef T P•Constant 6.14286 0.6015 10.212 0.000• A 0.00000 0.3249 0.000 1.000• B 0.25000 0.3249 0.770 0.453• C -0.41667 0.3249 -1.283 0.218• D 0.16667 0.3249 0.513 0.615•A*A 0.40179 0.2976 1.350 0.196•B*B 0.02679 0.2976 0.090 0.929•C*C 0.27679 0.2976 0.930 0.366•D*D -0.09821 0.2976 -0.330 0.746•A*B 0.37500 0.3979 0.943 0.360•A*C -0.37500 0.3979 -0.943 0.360•A*D -0.37500 0.3979 -0.943 0.360•B*C -0.12500 0.3979 -0.314 0.757•B*D -0.12500 0.3979 -0.314 0.757•C*D 0.37500 0.3979 0.943 0.360•S = 1.59146 PRESS = 176.86•R-Sq = 36.04% R-Sq(pred) = 0.00% R-Sq(adj) = 0.00%•Analysis of Variance for day•Source DF Seq SS Adj SS Adj MS F P•Regression 14 22.831 22.831 1.631 0.64 0.793•Linear 4 6.333 6.333 1.583 0.63 0.651•Square 4 6.998 6.998 1.749 0.69 0.609•Interaction 6 9.500 9.500 1.583 0.63 0.708•Residual Error 16 40.524 40.524 2.533•Lack-of-Fit 10 27.667 27.667 2.767 1.29 0.392•Pure Error 6 12.857 12.857 2.143•Total 30 63.355•Estimated Regression Coefficients for day using data in uncoded units •Term Coef•Constant 6.14286• A 1.54493E-16• B 0.250000• C -0.416667• D 0.166667•A*A 0.401786•B*B 0.0267857•C*C 0.276786•D*D -0.0982143•A*B 0.375000•A*C -0.375000•A*D -0.375000•B*C -0.125000•B*D -0.125000•C*D 0.375000••Residual Plots for day0 0-22A麦芽汁的制备•啤酒生产过程中的麦芽汁制备也叫糖化。
制麦生产车间布局建模方案
制麦生产车间布局建模方案摘要随着经济全球化的发展，制造系统不断发展的同时也对生产线布局提出更高的要求：可重构性、可适应性和系统的不断升级。
其布局的优劣对生产物流起到决定性的作用。
传统的制麦生产车间布局方法是，利用简单的计算机辅助二维平面设计，或采用现场布置的方法，这样布局方法存在很大问题。
而国内外研究应用证明，将三维生产车间优化布局系统应用于生产，可有效降低费和指导设计。
本文研究的目的是：在不影响基本生产工艺要求的前提下，调整设备与工作单位方位，规划生产线，使生产线布局合理、紧凑、车间整体形状规则，优化相关工艺参数和生产工艺流程，节约能源，降低生产成本，提高麦芽的产率与纯度，有利于操作人员工作便利，提高生产效益和经济效益。
本文主要研究的内容有：1、制麦生产线工艺分析研究：通过分析得出合理的、能调高效率、降低成本的工艺输送方式；2、制麦车间设备参数化建模：分析设备外形，解析设备基本体元，参数化数据导入建立可以随意改变尺寸大小的参数模型；3、制麦车间布局：建立基本厂房体，运用多目标遗传算法对厂房主要设备位置进行调整布局，而后插入工艺输送设备，形成车间设备布局；4、制麦车间管道布置：运用pdsoft软件根据具体设备要求对必要设备进行管嘴插入操作，而后根据各设备间管道的布局特点进行管道布置；5、干涉检查：在车间布局比较紧凑的情况下，设备和管道的交互布局使得部分设备和管道的布局存在不合理性，我们运用干涉检查将有效的排除了车间布局不合理的地方；6、动画仿真：对设备和管道完全布置好的车间进行漫游动画制作，充分了解到车间布局的每个环节。
关键字：参数化建模；多目标遗传算法；生产线布局；动画仿真目录第一章绪论 (1)1.1选题的理论意义与实际价值 (1)1.2国内外制麦生产线布局研究现状分析 (2)1.2.1国外领域车间布局研究发展趋势和国内研究现状 (2)1.2.2制麦车间布局发展趋势 (3)1.3制麦车间布局研究目标与主要内容 (3)1.3.1制麦车间布局的研究目标 (3)1.3.2制麦车间布局的研究内容 (3)第二章制麦车间设备参数化建模 (5)2.1参数化设计概述 (5)2.1.1参数化设计概念 (5)2.1.2参数化设计的实现 (5)2.1.3参数化设计方法的意义 (5)2.2制麦车间设备参数化建模的意义 (6)2.3制麦车间布局设备参数化建模方法及过程 (6)2.3.1参数化建模软件的选择 (6)2.3.2制麦车间设备参数化设计步骤 (7)2.4设备建模参数化设计的优点 (10)第三章制麦车间布局的多目标遗传算法 (11)3.1 多目标遗传算法概述 (11)3.2面向工艺规划多目标遗传速算法车间布局设计 (11)3.2.1多目标遗传算法的特点 (11)3.2.1变量模型的建立 (12)3.2.3约束函数的建立 (14)3.3工艺规划多目标遗传算法的相关操作 (15)第四章制麦车间布局 (17)4.1车间布局概述 (17)4.2制麦生产设备介绍 (18)4.2.1制麦生产设备概述 (18)4.2.2制麦各工艺输送装置 (20)4.2.3制麦各工艺过程输送方式选择 (23)4.3制麦车间布局 (24)4.3.1厂房选择 (24)4.3.2多目标优化在制麦车间布局的运用 (25)4.3.3制麦设备布置 (27)4.4 制麦车间管道布置 (31)4.5车间干涉检查 (33)4.6漫游动画 (34)总结 (36)参考文献 (37)第一章绪论1.1选题的理论意义与实际价值啤酒是全世界分布最广，也是历史最久的酒精性饮料，它的酒精度低、营养丰富、有益于人的健康，受到众人的喜爱，而我国啤酒工业也一步步的强大起来，至1988年产量跃居世界第三，1992年产量达10050000t，但是按人均消费，仍落后于其他国家。
啤酒生产技术—麦汁制造
第四章麦汁制造麦汁制造又称糖化，其工艺流程如下：麦芽→粉碎→麦芽粉→麦芽醪（蛋白质分解）↘酒花↘↗热凝固物糖化→过滤→煮沸→热麦汁→回旋沉淀槽大米(辅料) →粉碎→大米粉→米粉醪(糊化) ↗ O2↘↓发酵←冷麦汁←薄板冷却§4-1 原料、辅料的粉碎一、粉碎的目的与要求1.粉碎的目的原料、辅料粉碎后，增加了比表面积，糖化时可溶性物质容易浸出，有利于酶的作用。
2.粉碎的要求麦芽皮壳应破而不碎。
如果过碎，麦皮中含有的苦味物质、色素、单宁等会过多地进入麦汁中，使啤酒色泽加深，口味变差；还会造成过滤困难，影响麦汁收得率。
胚乳粉粒则应细而均匀。
辅助原料(如大米)粉碎得越细越好，以增加浸出物的收得率。
二、粉碎方法与设备1.麦芽粉碎方法麦芽粉碎有干法粉碎、湿法粉碎和回潮粉碎等三种方法。
干法粉碎是传统的粉碎方法，要求麦芽水分在6%～8%，其缺点是粉尘较大，麦皮易碎。
湿法粉碎是先将麦芽用50℃水浸泡15～20min，使麦芽含水质量分数达25%～30%之后，再用湿式粉碎机粉碎，并立即加入30～40℃水调浆，泵入糖化锅。
优点是麦皮较完整，对溶解不良的麦芽，可提高浸出率1%～2%；缺点是动力消耗大。
回潮粉碎又叫增湿粉碎。
可用0.05MPa蒸气处理30～40s，增湿l%左右。
也可用水雾在增湿装置中向麦芽喷雾90～120s，增湿1%～2%，可达到麦皮破而不碎的目的。
蒸气增湿时，应控制麦芽品温在50℃以下，以免引起酶的失活。
2.粉碎设备麦芽粉碎常用辊式及湿式粉碎设备。
辊式设备根据辊的数量又可分为对辊式、四辊式、五辊式、六辊式等。
锤式粉碎机极少使用。
对辊式粉碎机是最简单的粉碎机，主要由一对平行安装的拉丝辊，以相反转向运转来将麦芽粉碎。
对辊式粉碎机存在着粉碎度较难控制的缺陷。
以对辊式粉碎机为基础发展起来的四辊式、五辊式、六辊式等类型的麦芽粉碎机，粉碎性能有了极大的提高，可适用于各种麦芽的粉碎，并可使粉碎度更能符合酿造需要。
XX最新制造麦汁工艺秘方
学习改变命运,知 识创造未来
XX最新制造麦汁工艺秘方
四辊粉碎机
学习改变命运,知 识创造未来
XX最新制造麦汁工艺秘方
六辊粉碎机
•1 •2
•5
•7 •8 •9
•4
•3 •6
学习改变命运,知 识创造未来
XX最新制造麦汁工艺秘方
现代六辊粉碎机（MALTOMAT）重要技术性能
• 喂料调节或根据料面高度变频调节进料量
4）.从原料中获得最高的收得率。
学习改变命运,知 识创造未来
XX最新制造麦汁工艺秘方
2.粉碎工艺过程的要求和要点
1）麦芽至粉碎机输送的损失率要低；粉碎的 总损失率0.3～3%； 2）粉碎中要保持粉碎物料质量的稳定，否则 ，它将会在后续工艺过程中对啤酒质量产生波 动影响； 3）尽可能降低粉碎过程的成本，并注重提高 粉碎质量，从而保证后续生产过程，即从糖化 到啤酒过滤能有较低的生产成本。
XX最新制造麦汁工艺秘方
一、麦汁制备
麦汁制备是啤酒生产过程中的最重要环节 。 为保证啤酒发酵的顺利进行，通过糖化工序 将麦芽中的非水溶性组分转化为水溶性物质 ，即将其变成能被酵母所代谢的可发酵性糖 ，是发酵的重要前提和基础。
•粉碎
学习改变命运,知 识创造未来
XX最新制造麦汁工艺秘方
对辊粉碎机
•·装有一对 大小相同的 辊子。
学习改变命运,知 识创造未来
XX最新制造麦汁工艺秘方
糖化
糖化是指淀粉酶将淀粉转化为麦芽糖、麦芽三 糖、葡萄糖等糖类和糊精的过程，是一个生化 反应过程。
我们已经知道，α－淀粉酶可将直链淀粉或支 链淀粉的长链分解成由7～12个葡萄糖单位组 成的短链糊精，然后β—淀粉酶再从短链的末 端每次切下两个葡萄糖，形成麦芽糖等。