年产1.5万吨小麦啤酒工厂设计开题报告

1. 研究目的与意义

小麦啤酒是以小麦芽为主要原料（占总原料４０％以上），采用上面发酵法或下面发酵法酿制的啤酒。小麦啤酒是啤酒型式（Style）和种类中极具特色和魅力的产品，主要产地集中在德国南部，奥地利和比利时，采用上层发酵法（Top Fermentation），原料为大麦麦芽和50%以上的小麦麦芽，啤酒花，酵母和水. 由于小麦啤酒色度较淡，口味清爽、风味纯正独特，因而受到越来越多消费者的欢迎，具有广阔的发展前景。

2. 国内外研究现状分析

小麦作为我国大宗种植的主要农作物 ,总产量仅次于大米 ,在这几年啤酒工业迅猛发展的时期 ,国产大麦因产量太低、品质欠优而不能适应啤酒工业的发展需要 ,需大量进口 ,而国产白小麦在产量及抗逆性方面都明显优于大麦 ,故将小麦芽应用于啤酒酿造势必能缓解大麦芽供应紧张的局面。经实践证明： 1．小麦作为啤酒酿造原料符合啤酒酿造的基本原理，可以作为啤酒生产的的较好原料。应用上面发酵酵母发酵的全小麦啤酒的泡沫性能较好，酯香浓郁，口感醇厚。但不同小麦品种籽粒品质、麦芽品质和啤酒酿造品质差异较大且与啤酒大麦存在较大差异，啤酒大麦相应的标准对小麦籽粒、麦芽及小麦啤酒的鉴定并不完善和适用。 2．影响啤酒品质的麦芽主要指标为可溶性氮含量和α-氨基氮含量，麦芽的其它检测指标更侧重于工艺性和经济性。因此，大麦麦芽的检测指标和试验方法均可作为小麦麦芽的检测指标和方法，即小麦麦芽品质指标为：麦芽水分、粗细粉差、糖化时间、粘度、浸出物、α-氨基氮、糖化力、可溶性氮、库尔巴哈值。 3．由籽粒品质和酿造品质、麦芽品质的关系可得小麦籽粒品质检测指标为：千粒重、蛋白质含量、淀粉含量、破损率、3天发芽率、5天发芽率；戊聚糖含量、直链淀粉含量、白度、选粒试验均可以作为籽粒品质的参考指标。

上面发酵小麦啤酒生产工艺为尽可能选择蛋白质含量低且酿造性能好的小麦品种。采用浸 水断水法，浸麦度约39%左右入发芽箱，在24小时内将水分补 充到42-45％，最高不要超过46％。如果小麦蛋白质含量高，可 采用低温长时间发芽或升温发芽，使蛋白质充分溶解；如果小麦 蛋白质含量低，可采用降温发芽，减少制麦损失。发芽时间5天。 干燥初始温度46-50℃，焙焦温度78-82℃。糖化方法采用浸出法、 一次煮出法和二次煮出法皆可，煮出法使啤酒醇厚感增加。小麦 麦芽添加量50-70％为宜，还可添加2-5％的焦香麦芽。麦汁入罐 温度14-16℃，最高发酵温度18-22℃。酵母接种量0.3-0.8％。 主发酵时间3-5天（包括双乙酰还原），后熟时间1-3周。

3. 研究的基本内容与计划

本课程设计主要研究的内容是小麦啤酒的原料选取和加工工艺和制造过程。

3.1原料选择 

原料：（1）小麦芽。其技术指标为：水分〈5％，蛋白质〈 12％，无水浸出率〉84％，色度〈5EBC,糖化力〉300 WK，α-氨基氮〉150 mg／100 g,粗细粉差为1.5-1.8 ％。 （2）优质麦芽。其技术指标为：水分〈6％，无水浸出率〉80％，色度〈4EBC，糖化力〉250 WK，α-氨基氮〉170 mg／100 g。

酒花：苦酒花采用新疆产苦酒花，其α－酸含量为7％；香酒花采用德国产香花，其α－酸含量为3.5％。

食用级乳酸，用于调节糖化醪的酸度，以改善麦汁的质量。

3.2麦汁制备

3.2.1配料及粉碎

小麦芽和大麦芽的添加量各为50%，料水比为1：3.5。 粉碎时，因小麦芽无皮壳，可粉碎的细些，以增加比表面积，提高糖化速度；大麦芽采用增湿法粉碎，要求皮破而不碎，内容物越碎越好，但为了提高过滤速度，应尽量粗些，粉碎度一般掌握在谷皮35-40%，粗粒40-49%，细粉15-20%。

3.2.2糖化

为了防止粉状物结块而不利于糖化以及提高酶的活力，投料温度为37℃。因小麦芽蛋白质含量较高，为使蛋白质充分降解，蛋白质休止阶段分两段进行，45℃进行20分钟，52℃进行40分钟。糖化阶段为了增加可发酵性糖的含量，糖化温度限制在6365℃糖化，直至无碘反应为止。同时为保证糖化效果，在糖化过程中用乳酸调节糖化醪的pH值为5.25.4。

3.2.3过滤

洗糟时，待残糖降至2.50BX以下时停止过滤，以防止洗糟过度麦汁中的多酚类物质过度溶解，影响麦汁的色泽和质量。

3.2.4煮沸

因小麦芽麦汁中含有大量的蛋白质成分,为了将高分子蛋白质很好地凝固析出，应略微延长煮沸时间,一般控制在100分钟以内。因微型纯生小麦啤酒是一种含有大量鲜活酵母的浊酒，即使酒液中含有蛋白质浑浊，对酒液影响也不会太大，为节约能源，也可根据蒸发强度的大小，适当缩短煮沸时间，但是最短不宜少于70分钟。为保证啤酒的风味，酒花分三次加入，第一次添加酒花是在麦汁初沸前5分钟加入，其主要目的是压泡，防止溢锅，采用苦酒花；第二次是在麦汁煮沸后40分钟加入酒花，多采用香酒花；第三次是在煮沸终了前10-20分钟添加，应添加香酒花。为了维持成品小麦啤酒的口味、风格的一致性，必须保证每百升麦汁含α－酸45g。

四．研究方法

4.1 工艺流程与指标控制

4.1.1工艺流程：

原料糖化发酵过滤罐装成品

4.1.2小麦啤酒的主要技术指标（见下表）

4.1.3发酵工艺要点

a接种：接种温度约12-14℃，酵母泥添加量为0.3-1升/百升，并通入适当量的无菌空气（或氧气）。

b主发酵：主发酵十分强烈，在18-21℃下发酵2-4日即可接近最终发酵度。主酵结束后回收酵母（发酵池从上面捞取，锥形罐从

c后酵：为保证后酵产生足够的二氧化碳，必须重新添加富含浸出物的麦汁。具体方法如下：

添加头道麦汁。即准确添加定量（6-7％）的头道麦汁，头道麦汁需预先灭菌。添加量应以距离最终发酵度约12％为准。添加的浸出物经过发酵后即可产生足够的二氧化碳。

添加打出麦汁。将主发酵罐内糖度为9-10％的下面发酵高泡酒加入混合罐内，然后带压继续发酵。

前面两种情况均需重新追加后酵用的酵母，一般使用下面发酵酵母。

d在主酵后进行混合时，必须尽量避免氧的进入。

4.2锥形发酵罐发酵法 传统啤酒是在正方形或长方形的发酵槽（或池）中进行的，设备体积仅在5～30m³，啤酒生产规模小，生产周期长。20世纪50年代以后，由于世界经济的快速发展，啤酒生产规模大幅度提高，传统的发酵设备以满足不了生产的需要，大容量发酵设备受到重视。所谓大容量发酵罐是指发酵罐的容积与传统发酵设备相比而言。大容量发酵罐有圆柱锥形发酵罐、朝日罐、通用罐和球形罐。圆柱锥形发酵罐是目前世界通用的发酵罐，该罐主体呈圆柱形，罐顶为圆弧状，底部为圆锥形，具有相当的高度（高度大于直径），罐体设有冷却和保温装置，为全封闭发酵罐。圆柱锥形发酵罐既适用于下面发酵，也适用于上面发酵，加工十分方便。德国酿造师发明的立式圆柱锥形发酵罐由于其诸多方面的优点，经过不断改进和发展，逐步在全世界得到推广和使用。我国自20世纪70年代中期，开始采用室外圆柱体锥形底发酵罐发酵法（简称锥形罐发酵法），目前国内啤酒生产几乎全部采用此发酵法。 4.3 锥形罐发酵法的特点 （1）底部为锥形便于生产过程中随时排放酵母，要求采用凝聚性酵母。 （2）罐本身具有冷却装置，便于发酵温度的控制。生产容易控制，发酵周期缩短，染菌机会少，啤酒质量稳定。（3）罐体外设有保温装置，可将罐体置于室外，减少建筑投资，节省占地面积，便于扩建。 （4）采用密闭罐，便于CO₂洗涤和CO₂回收，发酵也可在一定压力下进行。即可做发酵罐，也可做贮酒罐，也可将发酵和贮酒合二为一，称为一罐发酵法。 （5）罐内发酵液由于液体高度而产生CO₂梯度（即形成密度梯度）。通过冷却控制，可使发酵液进行自然对流，罐体越高对流越强。由于强烈对流的存在，酵母发酵能力提高，发酵速度加快，发酵周期缩短。 （6）发酵罐可采用仪表或微机控制，操作、管理方便。 （7）锥形罐既适用于下面发酵，也适用于上面发酵。 （8）可采用CIP自动清洗装置，清洗方便。 （9）锥形罐加工方便（可在现场就地加工），实用性强。 （10）设备容量可根据生产需要灵活调整，容量可从20～600m³不等，最高可达1500m³。 4.4 锥形罐工作原理 4.4.1锥形发酵罐工作原理 锥形罐发酵法发酵周期短、发酵速度快的原因是由于锥形罐内发酵液的流体力学特性和现代啤酒发酵技术采用的结果。 接种酵母后，由于酵母的凝聚作用，使得罐底部酵母的细胞密度增大，导致发酵速度加快，发酵过程中产生的二氧化碳量增多，同时由于发酵液的液柱高度产生的静压作用，也使二氧化碳含量随液层变化呈梯度变化（见表4-3-1），因此罐内发酵液的密度也呈现梯度变化，此外，由于锥形罐体外设有冷却装置，可以人为控制发酵各阶段温度。在静压差、发酵液密度差、二氧化碳的释放作用以及罐上部降温产生的温差（1～2℃）这些推动力的作用下，罐内发酵液产生了强烈的自然对流，增强了酵母与发酵液的接触，促进了酵母的代谢，使啤酒发酵速度大大加快，啤酒发酵周期显著缩短。另外，由于提高了接种温度、啤酒主发酵温度、双乙酰还原温度和酵母接种量也利于加快酵母的发酵速度，从而使发酵能够快速进行。

五．设计计划

2.16-2.22：工艺选择、论证；开题报告

2.23-2.29：确定工艺流程和工艺参数

3.01-3.29：工艺设计与计算；中期检查与汇报

4.01-4.30：绘图

5.01-5.20：检查校核；书写设计总说明书

5.21-5.30：设计文件打印与提交；教师批阅

6.01-6.06：论文答辩

4. 研究创新点

采用上层发酵法,原料为大麦麦芽和50%以上的小麦麦芽，啤酒花，酵母和水. 由于小麦啤酒色度较淡，口味清爽、风味纯正独特。