啤酒生产工艺-3

null 啤酒生产技术 第四章 麦汁制造 啤酒生产技术 第四章 麦汁制造 工艺流程工艺流程第一节 原料、辅料的粉碎第一节 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、粉碎方法与设备二、粉碎方法与设备1.麦芽粉碎方法 干法粉碎：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：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。六辊粉碎机六辊粉碎机五辊粉碎机五辊粉碎机四辊粉碎机四辊粉碎机3.粉碎度的调节3.粉碎度的调节 粉碎度是指麦芽或辅助原料的粉碎程度。通常是以谷皮、粗粒、细粒及细粉的各部分所占料粉质量的质量分数表示。一般要求粗粒与细粒(包括细粉)的比例为1：2.5～3.0为宜。麦芽的粉碎度应视投产麦芽的性质、糖化方法、麦汁过滤设备的具体情况来调节。 (1)麦芽性质 对于溶解良好的麦芽，粉碎后细粉和粉末较多，易于糖化，因此可以粉碎得粗一些。而对溶解不良的麦芽，玻璃质粒多，胚乳坚硬，糖化困难，因此应粉碎得细一些。 (2)糖化方法 不同的糖化方法对粉碎度的要求也不同。采用浸出糖化法或快速糖化法时，粉碎应细一些；采用长时间糖化法或煮出糖化法，以及采用外加酶糖化法时，粉碎可略粗些。 (3)过滤设备 采用过滤槽法，是以麦皮作为过滤介质，要求麦皮尽可能完整，因此麦芽应粗粉碎。采用麦汁压滤机，是以涤纶滤布和皮壳作过滤介质，粉碎应细一些。第二节 糖化 第二节 糖化 一、糖化的基本概念 糖化是指利用麦芽本身所含有的各种水解酶(或外加酶制剂)，在适宜的条件（温度、pH值、时间等）下，将麦芽和辅助原料中的不溶性高分子物质(淀粉、蛋白质、半纤维素等)分解成可溶性的低分子物质(如糖类、糊精、氨基酸、肽类等)的过程。由此制得的溶液就是麦汁。麦汁中溶解于水的干物质称为浸出物，麦芽汁中的浸出物含量与原料中所有干物质的质量比称为无水浸出率。 糖化的目的：将原料和辅助原料中的可溶性物质萃取出来，并且创造有利于各种酶作用的条件，使高分子的不溶性物质在酶的作用下尽可能多地分解为低分子的可溶性物质，制成符合生产要求的麦汁。二、糖化时酶的作用、主要物质的变化及影响糖化的因素二、糖化时酶的作用、主要物质的变化及影响糖化的因素 1.糖化时主要酶的作用 糖化过程中的酶主要来自麦芽本身，有时也用外加酶制剂。这些酶以水解酶为主，包括淀粉分解酶(α-淀粉酶、β-淀粉酶、界限糊精酶、R-酶、α-葡萄糖苷酶、麦芽糖酶和蔗糖酶等)；蛋白分解酶(内肽酶、羧肽酶、氨肽酶、二肽酶等)；β-葡聚糖分解酶(内-β-1，4葡聚糖酶、内-β-1，3葡聚糖酶、β-葡聚糖溶解酶等)和磷酸酶等。2.糖化时主要物质的变化2.糖化时主要物质的变化 麦芽中可溶性物质很少，占麦芽干物质的18％～19％，为少量的蔗糖、果糖、葡萄糖、麦芽糖等糖类和蛋白胨、氨基酸以及果胶质和各种无机盐等。麦芽中不溶性和难溶性物质占绝大多数，如淀粉、蛋白质、β-葡聚糖等。辅助原料中的可溶性物质更少。麦芽和辅料在糖化过程中的主要物质变化有： (1)淀粉的分解 淀粉的分解分为三个彼此连续进行的过程，即糊化、液化和糖化。 (2)蛋白质的水解 糖化时，蛋白质的水解主要是指麦芽中蛋白质的水解。蛋白质水解很重要，其分解产物影响着啤酒的泡沫、风味和非生物稳定性等。糖化时蛋白质的水解也称蛋白质休止。 (3)β-葡聚糖的分解 (4)酸的形成 使醪液的pH值下降。 (5)多酚类物质的变化 3.影响糖化的因素3.影响糖化的因素(1)麦芽的质量及粉碎度 (2)温度的影响 (3)pH的影响 实际生产中，多采用加酸调节糖化的pH值，以增加各种酶的活性。通常选用磷酸或乳酸调节pH值。 (4)糖化醪浓度的影响 糖化料水比为1：3～4，糊化料水比为1：5～6。 三、糖化方法三、糖化方法煮出糖化法是兼用生化作用和物理作用进行糖化的方法。其特点是将糖化醪液的一部分，分批地加热到沸点，然后与其余未煮沸的醪液混合，使全部醪液温度分阶段地升高到不同酶分解所需要的温度，最后达到糖化终了温度。煮出糖化法可以弥补一些麦芽溶解不良的缺点。根据醪液的煮沸次数，煮出糖化法可分为一次、二次和三次煮出糖化法，以及快速煮出法等。 浸出糖化法是纯粹利用酶的作用进行糖化的方法，其特点是将全部醪液从一定的温度开始，缓慢分阶段升温到糖化终了温度。浸出糖化法需要使用溶解良好的麦芽。应用此法，醪液没有煮沸阶段。1.全麦芽煮出糖化法 （1）二次煮出糖化法1.全麦芽煮出糖化法 （1）二次煮出糖化法特点有：①二次煮出糖化法适宜处理各种性质的麦芽和制造各种类型的啤酒；②以淡色麦芽用此法制造淡色啤酒比较普遍。根据麦芽的质量，下料温度可低（35～37℃）可高(50～52℃)；③整个糖过程可在3～4h内完成。 （1）二次煮出糖化法（1）二次煮出糖化法（2）一次煮出糖化法 （2）一次煮出糖化法 特点有：①起始温度为30～35℃，然后加热至50～55℃，进行蛋白质休止。也可以开始即进行50～55℃的蛋白质休止；②50～55℃直接升温至65～68℃，进行糖化；③前两次升温（35→50℃，50→65℃）均在糖化锅内进行，糖化终了，麦糟下沉，将1/3～1/2容量的上清液加入糊化锅，加热煮沸，然后混合，使混合后的醪温达76～78℃。 （2）一次煮出糖化法（2）一次煮出糖化法2.全麦芽浸出糖化法2.全麦芽浸出糖化法（1）恒温浸出糖化法 粉碎后的麦芽，投入水中搅匀，65℃保温1.5～2.0h，然后把糖化完全的醪液加热到75～78℃，或添加95℃左右的热水，使醪液温度升到75～78℃，终止糖化，送入过滤槽过滤。 （2）升温浸出糖化法 先利用低温水浸渍麦芽，时间为0.5～1.0h，促进麦芽软化和酶的活化，然后升温到50℃左右进行蛋白质分解，保持30 min，再缓慢升温到62～63℃，糖化30 min左右，然后再升温至68～70℃，使α-淀粉酶发挥作用，直到糖化完全(遇碘液不呈蓝色反应)，再升温至76～78℃，终止糖化。3.双醪糖化法（复式糖化法）3.双醪糖化法（复式糖化法）（1）双醪煮出糖化法 ①双醪煮出糖化法的特点有：a辅助添加量为20％～30％，最高可达50％。对麦芽的酶活性要求较高。b第一次兑醪后的糖化操作与全麦芽煮出糖化法相同。c辅助原料在进行糊化时，一般要添加适量的α-淀粉酶。d麦芽的蛋白分解时间应较全麦芽煮出糖化法长一些，以避免低分子含氮物质含量不足。e因辅助原料粉碎得较细，麦芽粉碎应适当粗一些，尽量保持麦皮完整，防止麦芽汁过滤困难。f本法制备的麦芽汁色泽浅，发酵度高，更适合于制造淡色啤酒。 ②双醪一次煮出糖化法 （1）双醪煮出糖化法（1）双醪煮出糖化法③双醪二次煮出糖化法 ③双醪二次煮出糖化法 （2）双醪浸出糖化法（2）双醪浸出糖化法特点有：①由于没有兑醪后的煮沸，麦芽中多酚物质、麦胶物质等溶出相对较少，所制麦汁色泽较浅、粘度低、口味柔和、发酵度高，更适合于制造浅色淡爽型啤酒和干啤酒。②糊化料水比大(1：5以上)，辅料比例大(占30％～40％)，均采用耐高温α-淀粉酶协助糊化、液化。③操作简单，糖化周期短，3h内即可完成。 4.外加酶制剂糖化法 4.外加酶制剂糖化法 5.糖化方法选择的依据5.糖化方法选择的依据(1)原料 ①使用溶解良好的麦芽，可采用双醪一次或二次糖化法，蛋白分解温度适当高一些，时间可适当控制短一些；②使用溶解一般的麦芽，可采用双醪二次糖化法，蛋白分解温度可稍低，延长蛋白分解和糖化时间；③使用溶解较差、酶活力低的麦芽，采用双醪三次糖化法，控制谷物辅料用量或外加酶，以弥补麦芽酶活力的不足。 (2)产品类型 ①上面发酵啤酒多用浸出法，下面发酵啤酒多用煮出法；②酿造浓色啤酒，选用部分深色麦芽、焦香麦芽，采用三次糖化法；酿造淡色啤酒采用双醪浸出糖化法或双醪一次煮出糖化法；③制造高发酵度的啤酒，糖化温度要控制低一些(62～64℃)，或采用两段糖化法（62～63℃，67～68℃），并适当延长蛋白分解时间；若添加辅料，麦芽的糖化力应要求高一些。 (3)生产设备 ①浸出法只需有加热装置的糖化锅，双醪糖化法或煮出法，应有糊化锅和糖化锅；②复式糖化设备可穿插投料，合理调节糖化方法，具有较大的灵活性，以达到最高的设备利用率。四、糖化工艺技术条件四、糖化工艺技术条件糖化要控制的工艺技术条件有以下几个方面。 1.糖化温度 糖化时温度的变化通常是由低温逐步升至高温，以防止麦芽中各种酶因高温而被破坏。 （2）糖化温度的阶段控制 （2）糖化温度的阶段控制 浸渍阶段：此阶段温度通常控制在35～40℃。在此温度下有利于酶的浸出和酸的形成，并有利于β-葡聚糖的分解。 蛋白分解阶段：此阶段温度通常控制在45～55℃。温度偏向下限，低分子氮含量较高，反之，则高分子氮含量较高。溶解良好的麦芽，可采用高温短时间蛋白质分解；溶解不良的麦芽，可采用低温长时间蛋白质分解；麦芽溶解特好，可省略蛋白分解阶段。在45～55℃温度范围内，β-葡聚糖继续分解。 糖化阶段：此阶段温度通常控制在62～70℃之间。温度偏高，有利于α-淀粉酶的作用，可发酵性糖减少。温度偏低，有利于β-淀粉酶的作用，可发酵性糖增多。 糊精化阶段：此阶段温度为75～78℃。在此温度下，α-淀粉酶仍起作用，残留的淀粉可进一步分解，而其他酶则受到抑制或失活。 null2.糖化时间 3.pH 值 4.糖化用水 淡色啤酒的料液比为1：4～5（即100kg原料的用水升数，下同），浓色啤酒的料液比为1：3～4，黑啤酒的料液比为l：2～3。 5.洗糟用水 洗糟用水温度为75～80℃，残糖质量分数控制在1.0％～1.5％。酿造高档啤酒，应适当提高残糖质量分数在1.5％以上，以保证啤酒的高质量。混合麦汁浓度，应低于最终麦汁质量分数1.5％～2.5％。五、糖化设备 五、糖化设备 糖化锅糖化锅糊化锅糊化锅过滤槽过滤槽过滤过滤麦汁过滤分两步进行：一是以麦糟为滤层，利用过滤的方法提取出麦汁，称第一麦汁或过滤麦汁）；二是利用热水冲洗出残留在麦糟中的麦汁，称第二麦汁或洗涤麦汁。 麦汁过滤最常用的是过滤槽法。过滤槽的槽身内安装有过滤筛板、耕刀等，槽身与若干管道、阀门以及泵组成可循环的过滤系统，利用液柱静压为动力进行过滤。 影响麦芽汁过滤速度的因素有以下几点：（1）麦汁的粘度愈大，过滤速度愈慢；（2）过滤层厚度愈大，过滤速度愈低；（3）过滤层的阻力大，过滤则慢。 过滤层的阻力大小取决于孔道直径的大小、孔道的长度和弯曲性、孔隙率。滤层阻力是由过滤层厚度和过滤层渗透性决定的。第四节 麦汁煮沸与酒花添加 一、麦汁煮沸第四节 麦汁煮沸与酒花添加 一、麦汁煮沸1.麦芽汁煮沸的目的和作用 (1)蒸发多余水分，使麦汁浓缩到规定的浓度。 (2)破坏全部酶的活性，稳定麦汁组分；消灭麦汁中存在的各种微生物，保证最终产品的质量。 (3)浸出酒花中的有效成分，赋予麦汁独特的苦味和香味，提高麦汁的生物和非生物稳定性。 (4) 析出某些受热变性以及与多酚物质结合而絮状沉淀的蛋白质，提高啤酒的非生物稳定性。 (5)煮沸时，水中钙离子和麦芽中的磷酸盐起反应，使麦芽汁的pH降低，有利于β-球蛋白的析出和成品啤酒pH值的降低，有利于啤酒的生物和非生物稳定性的提高。 (6)让具有不良气味的碳氢化合物，如香叶烯等随水蒸气的挥发而逸出，提高麦汁质量。 2.麦汁煮沸的方法2.麦汁煮沸的方法间歇常压煮沸是国内目前广泛使用的传统方法。它是让麦芽汁的容量盖过煮沸锅加热层后开始加热，使麦汁温度保持在80℃左右，待麦槽洗涤结束后，即加大蒸汽量，使混合麦汁沸腾。 麦汁在煮沸过程中，必须始终保持强烈的对流状态，以使蛋白质凝固得更多些。同时要检查麦汁蛋白质凝固情况，尤其是在酒花加入后，蛋白质必须凝固良好，絮状凝固，麦汁清亮透明，达到要求后，即可停汽，并测量麦芽汁浓度。 除传统法煮沸方法外，还有内加热式煮沸法和外加热煮沸法等。煮沸锅（1）煮沸锅（1）煮沸锅（2）煮沸锅（2）null（1）麦汁煮沸时间 煮沸时间是指将混合麦芽汁蒸发、浓缩到要求的定型麦汁浓度所需的时间。 一般来讲煮沸时间短，不利于蛋白质的凝固以及啤酒的稳定性。合理地延长煮沸时间，对蛋白质凝固、α-酸的利用及还原物质的形成是有利的。但过分地延长煮沸时间，会使麦汁质量下降。如淡色啤酒的麦芽汁色泽加深、苦味加重、泡沫不佳。超过2h，还会使已凝固的蛋白质及其复合物被击碎进入麦芽汁而难以除去。 常压煮沸，淡色啤酒（10％～12％）煮时间一般控制为60～120min，浓色啤酒可适当延长一些，内加热或外加热煮沸为60～80min。 （2）煮沸强度 煮沸强度是麦汁在煮沸时，每小时蒸发水分的百分率。 混合麦汁量（L）-最终麦汁量（L） 煮沸强度（％/h）= --------------------------------------------- ×100 混合麦汁量（L）×煮沸时间（h） 二、酒花添加 二、酒花添加1. 添加的目的 (1)赋予啤酒特有的香味 这种香味来自酒花油蒸发后的存留成分。 (2)赋予啤酒爽快的苦味 这种苦味主要来自异α-酸和β-酸氧化后的产物等。 (3)增加啤酒的防腐能力 酒花中的α-酸、异α-酸和β-酸都具有一定的防腐作用。 (4)提高啤酒的非生物稳定性 酒花的单宁、花色苷等多酚物质能与麦汁中蛋白质形成复合物而沉淀出来，有利于提高啤酒的非生物稳定性。null2.添加方法 酒花的添加一般采用多次添加的方法。添加的原则一般为：①香型、苦型酒花并用时，先加苦型酒花、后加香型酒花；②使用同类酒花时，先加陈酒花、后加新酒花；③分几次添加酒花时，先少后多。酒花制品的添加原则与酒花添加原则大体相同。 (1)三次添加法 第一次加酒花在初沸5～10min后，加入总量的20％左右，压泡，使麦汁多酚和蛋白质充分作用。 第二次加酒花在煮沸40min左右，加总量的50％～60％，萃取α-酸，促进异构化。 第三次加酒花在煮沸结束前5～10min，加剩余量，最好是香型花，萃取酒花油。 (2)四次添加法 一般在麦芽汁初沸5～10min后加酒花总量的5％～10％；沸腾30～40min后，加酒花的30％左右；煮沸60～70min，加酒花总量的30％～35％；煮沸结束前5～10min加剩余的好酒花。 (3)二次添加法 初沸5～10min后加酒花60％，煮沸结束前30min左右加酒花40％。null3.添加数量 传统的酒花添加量通常以每100升麦汁或啤酒所需添加的酒花克数表示。酒花的添加量可参考表9-13。近年来，消费者饮酒喜欢淡爽型、超爽型、干啤、超干啤及味香的啤酒，所以国内外酒花添加量有下降的趋势。 null第五节 麦汁冷却第五节 麦汁冷却一、麦汁冷却的目的、作用和方法 1.冷却的目的与要求 麦汁煮沸定型后，必须立即冷却处理，其目的是：(1)降低麦汁温度，使之达到适合酵母发酵的温度；(2)使麦汁吸收一定量的氧气，以利于酵母的生长增殖；(3)析出和分离麦芽汁中的冷、热凝固物，改善发酵条件和提高啤酒质量。 2.冷却的作用 (1)形成热凝固物 热凝固物又称煮沸凝固物或粗凝固物。麦汁冷却开始后，在60℃以上的范围内，热凝固物仍继续析出。 热凝固物主要成分(以干物质计)为：蛋白质50％～60％、酒花树脂16％～20％、灰分2％～3％、多酚及其他有机物20％～30％。 大量的热凝固物如带入发酵麦汁中，会影响酵母的正常发酵以及色泽、口味和稳定性等。麦汁中热凝固物可采用回旋沉淀槽法、离心分离法或硅藻土过滤机法等进行分离。 回旋沉淀槽回旋沉淀槽2.冷却的作用2.冷却的作用(1)形成热凝固物 热凝固物又称煮沸凝固物或粗凝固物。麦汁冷却开始后，在60℃以上的范围内，热凝固物仍继续析出。 热凝固物主要成分(以干物质计)为：蛋白质50％～60％、酒花树脂16％～20％、灰分2％～3％、多酚及其他有机物20％～30％。 大量的热凝固物如带入发酵麦汁中，会影响酵母的正常发酵以及色泽、口味和稳定性等。麦汁中热凝固物可采用回旋沉淀槽法、离心分离法或硅藻土过滤机法等进行分离。 (2)析出冷凝固物 冷凝固物又称冷混浊物或细凝固物，是指麦汁在60℃以下冷却时凝聚析出的混浊物质，25～35℃时析出最多。麦汁中冷凝固物的组成(以干物质计)为：多肽45％～65％、多酚30％～45％、多糖2％～4％、灰分1％～3％。 (3)麦汁的充氧 麦汁中适度的溶解氧有利于酵母的生长和繁殖。 麦汁充氧大多选用文丘里管或气流混合器。麦汁流动中，一小段麦汁管道变窄而使麦汁流速提高，可将除菌过滤后的压缩空气吸入麦汁。一般以使麦芽汁含氧达到8～12mg／L即可。3.冷却的方法3.冷却的方法麦汁冷却的方法现均采用密闭法。首先利用回旋沉淀槽分离出热凝固物，然后即可用薄板冷却器进行冷却。 薄板换热器的工作原理 薄板换热器的工作原理 null过去常用采用两段法冷却，即先用自来水(或井水)冷却，再用体积分数20％酒精水(或盐水)冷却。也可用低温生产用水在预冷区先将麦芽汁冷至16～18℃左右，再用1～2℃的冰水冷却至接种温度6～8℃。 目前我国啤酒行业多采用一段冷却法。即先将酿造水冷至1～2℃作为冷媒，与热麦芽汁在板式换热器中进行热交换，结果使95～98℃麦芽汁冷却至6～8℃去发酵，而1～2℃酿造水升温至80～88℃，进入热水箱，作糖化用水。其优点是冷耗可节约30％左右，冷却水可回收使用，节省能源。第六节 麦汁浸出物收得率及理化指标第六节 麦汁浸出物收得率及理化指标1.浸出物收得率 每100kg原料糖化的麦汁中，获得浸出物的百分数，即为麦汁浸出物收得率。 2.原料利用率 原料利用率是用来 评价 LEC评价法下载LEC评价法下载评价量规免费下载学院评价表文档下载学院评价表文档下载 糖化收得率的一种方法，一般应保持在98．0％～99.5％。 3.麦汁理化指标3.麦汁理化指标4.影响糖化麦芽汁收得率的因素 4.影响糖化麦芽汁收得率的因素 (1)麦芽质量 麦芽水分含量和蛋白质含量高，麦芽溶解不良，麦汁收得率降低。 (2)麦芽粉碎度 麦芽粉碎不当，会影响麦芽的分解和麦汁的过滤，导致收得率下降。 (3)糖化方法不当 糖化温度高，糖化时间短等，会导致麦芽的有效成分分解不完全，糖化收得率降低。 (4)麦汁过滤 操作不当会使过滤和洗糟发生困难，导致糟层中残留浸出物较多，糖化收得率下降。