啤酒酿造工艺ppt课件.ppt

啤酒酿造工艺,理论部分内容,一、啤酒概述二、啤酒发酵机理三、啤酒酿造工艺四、啤酒检测指标,一、啤酒概述,1. 啤酒定义啤酒是以麦芽（包括特种麦芽）为主要原料，以大米或其它谷物为辅助原料，经麦芽汁的制备，加酒花煮沸，并由酵母发酵酿制而成的，含有二氧化碳、起泡的、低酒精度（2.5%-7.5%）的饮料酒。,一、啤酒概述,啤酒的发展历史,古代的啤酒生产纯属家庭作坊式，是微生物工业起源之一。,路易巴斯德发明了灭菌技术，为啤酒生产技术工业化奠定了基础。,1878年，汉逊及耶尔逊确立了酵母的纯粹培养和分离技术后，对控制啤酒生产的质量和保证工业化生产作出了极大的贡献。,一、啤酒概述,中国近现代啤酒的发展,1900年，沙皇俄国在哈尔滨八王子建立啤酒厂。 （哈尔滨啤酒）,1903年，英国和德国的商人在青岛开办酿酒公司 。 （青岛啤酒）,第一阶段：新中国成立之前（萌芽时期 ）,分布在沿海、沿江地区，规模小，原料依赖于进口，生产技术完全掌握在外国专家手中，总产量只有7000吨/年。,1935年，日本在沈阳建厂。,第二阶段：1949-1979（恢复时期 ）,全国啤酒厂总数达到90多家，产量为51.59万吨。,第三阶段：1979-1988（发展时期 ）,每年总产量以30%递增。,第四阶段：1990-今（高速发展时期 ）,2006年，全国啤酒总产量再创历史新高，达到3061.56万吨/年，真正成为世界最大的啤酒生产国和啤酒消费市场。,一、啤酒概述,发展趋势,（1）产量上的发展潜力,中国大陆地区年人均啤酒消费量为18L，只有德国的10，美国的17，发展前景还是很大的。,（2）品质上的发展潜力,随着我们生活水平的提高，啤酒也在向保健型的方向发展。如：绿啤酒,一、啤酒概述,营养成分,产热高达1779KJ，与250g面包或56个鸡蛋的产热量相当,能量：,对于1L 12P的啤酒,一、啤酒概述,啤酒分类,下面发酵啤酒：,（1）按所用酵母品种分类 ：,上面发酵啤酒：,采用上面酵母（顶酵母）进行发酵。,发酵温度较高（英国的啤酒），淡色啤酒，烈性黑啤酒，苦啤酒。,采用下面酵母（底酵母）进行发酵。,发酵温度较低（德国的啤酒），贮藏啤酒。,一、啤酒概述,啤酒分类,中浓度啤酒：,（2）按麦芽汁浓度分类 ：,低浓度啤酒 ：,原麦芽汁浓度为2.5-8P,酒精含量为0.8-2.2%,原麦芽汁浓度为9-12P,酒精含量为2.5-3.5%,高浓度啤酒：,原麦芽汁浓度为13-22P,酒精含量为3.6-5.5%,一、啤酒概述,啤酒分类,纯生啤酒：,（3）按生产方式分类 ：,鲜啤酒 ：,不经巴氏灭菌或瞬时高温灭菌的新鲜啤酒。,存放时间较短，一般为7天,不经巴氏灭菌或瞬时高温灭菌的新鲜啤酒，而采用物理方法进行无菌过滤。,口味新鲜，淡爽，啤酒稳定性好，保质期可达半年以上。,熟啤酒 ：经巴氏灭菌或瞬时高温灭菌的啤酒。,保质期较长，可达三个月左右。,二、啤酒发酵机理,1. 基本原理,（1）可发酵性糖的定义,指能被酵母利用、同化的糖类。,麦芽汁中：麦芽糖，还有少量的葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽三糖等,（2）麦芽糖生物合成乙醇的途径,1/2C12H22O121/2H2O,2C2H5OH2CO22ATP226.09 KJ,C6H12O62ADP2Pi,二、啤酒发酵机理,2. 发酵过程,具体分为4个阶段：,（1）葡萄糖磷酸化生成己糖磷酸酯（3步反应）,（2）磷酸己糖分裂为2个磷酸丙酮（2步反应）,（3）3-磷酸甘油醛生成丙酮酸（5步反应）,（4）丙酮酸生成乙醇,3. 发酵副产物,连二酮类，高级醇，有机酸，醛类,三、啤酒酿造工艺,1. 啤酒生产工艺流程,三、啤酒酿造工艺,1. 啤酒生产工艺流程,粉碎机,糊化锅,糖化锅,过滤槽,麦芽中淀粉很少，不需糊化,煮沸锅,旋沉槽,发酵罐,添加淀粉类辅料,三、啤酒酿造工艺,2. 啤酒生产线设备,9大系统：,（1）粉碎系统：,粉碎机,（2）糖化系统：,糊化锅、糖化锅、过滤槽、煮沸锅、旋沉槽,（3）过滤系统：,立式过滤机,（4）发酵系统：,发酵罐、清酒罐,（5）罐装系统：,灌装机、保鲜桶、封口机,三、啤酒酿造工艺,2. 啤酒生产线设备,9大系统：,（6）洗涤系统：,碱液/H2O2罐车,（7）制冷系统：,制冷机组、冰水罐,（8）蒸汽系统：,蒸汽发生器,（9）控制系统：,动力控制、制冷控制、温度控制,四、麦芽制备（制麦）,制麦的目的在于使大麦发芽，产生多种水解酶类, 以便通过后续糖化，使大分子淀粉和蛋白质得以 分解溶出，而绿麦芽经过烘干将产生必要的色、香 和风味成分。麦芽制备工艺决定了啤酒的类型，麦芽的质量将直 接影响酿造工艺和成品啤酒的质量。麦芽由大麦制成。大麦是一种坚硬的谷物，成熟比 其他谷物快得多，正因为用大麦制成麦芽比小麦、 黑麦、燕麦快，所以才被选作酿造的主要原料。没有壳的小麦很难发出麦芽，而且也很不适合酿酒 之用。,大麦必须通过发麦芽过程将内含地难溶性 淀粉转变为用于酿造工序的可溶性糖类。 除了一般的麦芽，还使用结晶麦芽或烘烤 的麦芽作为各种酿造类型的成份。结晶麦芽是经由蒸汽处理的麦芽，慢慢炖 煮后再干燥处理，它的颜色较黑，并有如咖啡般的味道。,烘烤过的麦芽则经干燥后并在热度较高的 回转鼓室中烘烤处理，它能使啤酒含有焦 味，颜色变黑。全世界有三大啤酒麦产地：澳州、北美和 欧州。其中澳州啤酒麦因其讲求天然、光 照充足、不受污染和品种纯洁而最受啤酒 酿酒专家的青睐，故又有金质麦芽之称。,全制麦过程大体可分为原料清选分级、浸 麦、发芽、干燥、除根等过程 。1、大麦的清选和分级 分级是将麦粒按腹径大小的不同分为三个等级。因为麦粒大小之分实质上反应了麦粒的成熟度之差异，其化学组成、蛋白质含量都有一定差异，从而影响到麦芽质量。,2、大麦的浸渍 （1）浸麦的目的 使大麦吸收充足的水分，达到发芽的要求。在水浸的同时，可充分洗涤除菌。适当添加化学药物（碱） ，可加速有害物质的浸出。（2）浸麦理论及影响因素 低温贮藏对消除大麦的休眠比高温有利 ；大麦吸收水分至某一程度发芽受到抑制的现象称为水敏感性，是发芽技术性阻碍。,吸水速度：与麦粒大小直接相关，麦粒越 小，吸水越快。通风与吸氧：可促进大麦的发芽，使大麦 溶解良好，缩短发芽时间，提高成品率。 浸麦度：浸渍后的大麦含水率，一般为 43%48%。,（3）浸麦槽和浸麦方法 大型浸麦槽容量 达100400t，配备温度调节，设置CO2抽吸装置。 湿浸法：只是将大麦单纯的用水浸泡，不通风供氧，只是定时换水。此法吸水慢，发芽率不高。 间歇浸麦法：用浸水断水交替法，进行空气休止，通风排CO2，能促进水敏感性大麦的发芽速度，缩短发芽时间一天以上，发芽率提高。,喷雾浸麦法：此法比间歇浸麦法更有效，其特点 是耗水量少，供氧充分，发芽速度快 。3、大麦的发芽 浸渍后的大麦达到适当的浸麦度，工艺上进入发芽阶段，实际上发芽过程从浸麦时已经开始。 此阶段各种水解酶量达到高峰，淀粉、蛋白质、半纤维素等达到适当的分解。 发芽过程必须准确控制水分和温度，适当通风、供氧。,发芽方法与设备 萨拉丁发芽箱：是应用最早，最广泛而且至今仍 然使用的经典式箱式发芽设备。 麦堆移动式发芽体系：是一种半连续式生产设 备，若要求产量增加，可增加机台数。劳斯曼转移箱式制麦体系：与麦堆移动式实属一 种类型，都是麦层移动，箱体分室。 发芽干燥两用箱：我国起用于70年代，设置发 芽和干燥两套通风装置，设于箱体两端。 目前，我国仍以萨拉丁发芽箱最普遍，因为它易于土建施工，操作和维修方便。,1.排风 2.翻麦机 3.螺旋翼 4.喷雾室 5.进风 6.风机7.喷嘴 8.筛板 9.风道 10.麦层 11.走道,4、绿麦芽的干燥 发芽完毕的绿麦芽不能贮藏也不能糖化，必须经过干燥终止酶作用，除去生青味，产生特定的麦芽色、香、味，最后除根入仓存放数周，方能进入糖化。干燥设备及工艺 双层水平式干燥炉：国内较普遍；多用间接式加热 。,三、啤酒酿造工艺,3. 麦芽汁的制备,（1）制备原理,麦芽中的高分子物质在酶类的作用下，分解为可发酵性糖及可溶性浸出物并且溶于水。,糖化工艺的原则：,确定适合各种酶作用的最佳条件。,三、啤酒酿造工艺,3. 麦芽汁的制备,（2）制备原料及设备,原料及仪器：,大型设备 ：,蒸汽发生器、粉碎机、糊化锅、糖化锅、过滤槽、煮沸锅、回旋沉淀槽、薄板换热器,大麦芽，啤酒花，0.5%碘液，温度计，糖度计，pH计,三、啤酒酿造工艺,3. 麦芽汁的制备,（3）制备工艺,麦芽的糖化,采用升温浸出糖化法。,利用低温水（35-38）浸渍麦芽，时间为0.5-1.0小时；,升温至50，进行蛋白质分解，保持40分钟；,再缓慢升温至62-63，糖化30分钟左右；,继续升温至68-70，直到完全糖化；,最后再升温至75-78，终止糖化。,1.圆柱体部分2.球形锅底3.球形锅顶4.排气筒5.搅拌叶6.排料孔7.醪液出口阀8.搅拌轴9.预糖化器10.混合器11.投料管12.闸门13.料液入管14.排料管15.温度记录仪,糖化锅,三、啤酒酿造工艺,3. 麦芽汁的制备,（3）制备工艺,麦芽汁的过滤,过滤目的：,尽快把麦芽汁和麦糟分开，以得到清亮和较高收率的麦芽汁，避免影响半成品麦芽汁的色香味。,三、啤酒酿造工艺,3. 麦芽汁的制备,（3）制备工艺,麦芽汁的过滤,过滤工艺：,其次对麦糟进行洗涤，用78-80的热水分2-3次将吸附在麦槽中的可溶性浸出物洗出，得到二滤和三滤洗涤麦芽汁。,首先将糖化醪泵入过滤槽，搅拌均匀后静置20 min;,1.麦汁排出管2.麦汁排出阀3.喷水管4.耕糟机5.回流泵6.水力升降器7、8.变速箱和离合器9.压差调节阀10.进水管11.排糟孔,过滤槽,三、啤酒酿造工艺,3. 麦芽汁的制备,（3）制备工艺,麦芽汁的煮沸,煮沸的目的与作用 ：,糖化后的麦芽汁必须经过强烈的煮沸，并加入酒花制品，成为符合啤酒质量要求的定型麦芽汁。,三、啤酒酿造工艺,3. 麦芽汁的制备,（3）制备工艺,麦芽汁的煮沸,煮沸方法：,通常采用传统的间歇常压煮沸法。,煮沸时间一般为70-90分钟。,三、啤酒酿造工艺,3. 麦芽汁的制备,（3）制备工艺,麦芽汁的煮沸,酒花的添加,目的：,赋予啤酒特殊的香味；,赋予啤酒爽快的苦味；,增加防腐能力；,提高啤酒的非生物稳定性；,防止煮沸时窜沫；,三、啤酒酿造工艺,3. 麦芽汁的制备,（3）制备工艺,麦芽汁的煮沸,酒花的添加,方法：,初沸5-10分钟后加入总量的20%左右；,煮沸40分钟左右加入总量的50-60% ；,煮沸终了前5-10分钟，加入剩余量。,添加酒花的量大约为总量0.06%。采用三次添加法（煮沸90分钟为例）,三、啤酒酿造工艺,3. 麦芽汁的制备,（3）制备工艺,麦芽汁的处理,热凝固物的分离、冷凝固物的分离、麦芽汁的冷却与充氧等。,对热凝固物的分离通常采用回旋沉淀槽。,上面啤酒酵母发酵终了时，酵母很少下沉到发酵容器底部。 细胞多呈圆形，胞内只含有转化酶，只能 完全1/3发酵棉子糖。,4. 发 酵,下面啤酒酵母发酵终了时，酵母很快凝结成块并沉积 到发酵容器底部。 细胞多呈卵圆形，胞内含有转化酶和 蜜二糖酶，能完全发酵棉子糖。,啤酒酵母的扩大培养,斜面试管富氏瓶培养 巴氏瓶培养汉森罐培养 酵母繁殖槽 主发酵池,主发酵,低泡期接种后20h左右即进入主酵期，再经45h后发酵液表 面出现洁白而致密的泡沫，逐渐形成菜花状。,1. 工艺过程及管理,接种量：0.4%0.6%泥状酵母为了便于管理，根据发酵现象，将主发酵过程分为低泡期、高泡期、和落泡期三个阶段。,特点：品温每天上升0.50.8，日降糖为0.30.5Bx。 不需要人工降温。,落泡期高泡期过后，发酵力逐渐减弱，泡沫层逐渐低落， 泡沫变为棕褐色。,高泡期泡沫层呈卷曲状隆起，高达2030cm。,特点：降糖最快，每天降糖11.5Bx，品温最高达9， 此时应注意降温。,特点： 品温每天下降0.40.9，日耗糖为0.50.8Bx。 落泡期约为2d。,(1) 糖的发酵,杂醇油的生成 杂醇油高级醇的总称。 其中，异戊醇、-苯乙醇、乙酸乙酯、乙酸异戊酯以及乙酸苯乙酯构成了啤酒的主要香味成分。 但啤酒中杂醇油含量过高，饮用后有头痛感。,2 主发酵过程中的物质变化,酒精与CO2的生成麦汁中80%的可发酵性糖经酵母作用生成酒精、二氧化碳和其他副产物（醇、醛、酸、酯）。,羰基化合物的生成,包括醛类和酮类，主要为乙醛和双乙酰，,乙醛,含量超过界限值时，啤酒呈粗糙的苦味，且有辛辣的腐烂青草味。,乙醛、双乙酰、硫化氢三者构成嫩啤酒固有的生青味。,双乙酰,其含量多少是啤酒口味成熟的重要标志。当啤酒中的双乙酰含量超过限量值时，会有馊饭味 。,影响高级醇生成量的因素有： 辅料或酒花用量过多 麦汁含氮量过高 酵母添加量少 发酵温度高或pH高 麦汁中氨基酸含量过高或过低,酵母酿造啤酒的代谢亚网络,双乙酰的问题,-乙酰乳酸是酵母合成缬氨酸（Val）的中 间产物，当麦汁中缺乏缬氨酸或缬氨酸被 消耗时，将引起多量-乙酰乳酸的形成。-乙酰乳酸经氧化脱羧转化为双乙酰，此 反应在酵母细胞外非酶催化下进行，比较 缓慢。从双乙酰还原为2，3-丁二醇是酵母还原酶 的作用，其反应速度近10倍于前者。 2，3-丁二醇对啤酒风味影响不大。,降低发酵液中双乙酰含量的措施：,A.提高麦汁中缬氨酸（Val）的含量，通过反馈作用，抑制从丙酮酸合成缬氨酸。一般，12%麦汁保证麦汁中-氨基酸含量在180mg/L以上。B.加快-乙酰乳酸的分解速度，尽快生成双乙酰，以便酵母有足够的时间还原双乙酰为2，3-丁二醇：提高发酵温度，非酶和还原反应均与温度有关，温度愈高，反应愈快；前（主）酵期通风搅拌，既加速-乙酰乳酸非酶分解，也加速了-乙酰乳酸的合成，但总体上对降低双乙酰有利；,有机酸的形成,主要有乙酸、乳酸、琥珀酸、柠檬酸等。,对啤酒的香气和口味有一定的影响。,降低接种麦汁的pH至4.4左右， 一方面-乙酰乳酸生成 量减少，另一方面-乙酰乳酸生成双乙酰加速，且不影 响发酵速度。C. 增加酵母接种量，使后发酵保存适量酵母，利用其还原 酶，将双乙酰还原为乙偶姻或2，3-丁二醇。D. 利用CO2洗涤，排除双乙酰 下酒后，利用后发酵产生的CO2，或人工充CO2洗涤， 可将挥发性的双乙酰带走。,酯类的形成,（2）含氮物质的变化,（3）含硫化合物的形成,酯类多为芳香成分，啤酒中的酯含量随少，但对啤酒风味影响很大，通常啤酒中的酯含量在2550ppm。,在主发酵过程中，一部分氨基酸及低肽分子用于酵母繁殖，一些凝固性蛋白质和蛋白-多酚物的复合物形成，由于品温、pH的下降而进一步沉淀下来。,来源：蛋白质分解产物， 酒花 酿造用水,啤酒过滤,过滤的目的,除去酒中的悬浮物，改善啤酒外观，使啤酒澄清 透明，富有光泽；,除去或减少使啤酒出现混浊沉淀的物质（多酚 物质和蛋白质）；提高啤酒的胶体稳定性（非 生物稳定性）。,除去酵母或细菌等微生物，提高啤酒的生物稳定性。,硅藻土过滤法：板框式、叶片式和环式三种，传统过滤常用板框式硅藻土过滤机。如下图所示。,硅藻土过滤的一般系统,1.混酒入口2.加料槽3.搅拌机4.酒回路5.泵6.过滤机7、8.压力表9.12.视镜10.排气阀15.排气阀11.排水管13.压力表14.注射泵16.清酒出口17.预滤回路,微孔滤膜过滤法微孔滤膜是用生物和化学稳定性很强的合成纤维和塑料制成的多孔膜。例如，美国Millipore公司产品是用醋酸纤维、尼龙和聚四氟乙烯为主体的，德国Gelmen公司以聚乙烯碳酸盐为主体，用尼龙66补强，,膜过滤的效果验证膜过滤的除菌效果可用代表性的啤酒有害菌（如乳酸菌）做过滤实验，菌落去除值的对数称“LRV”，如原液中菌落数107个/ml，除菌后菌落数小于10个/ml，称LRV7。,过滤膜的选择1）孔径和LRV 0.45m膜，对酵母和乳酸菌的LRV都7； 0.65m膜，对酵母LRV7，乳酸菌的 LRV23；如果啤酒发酵液的卫生条件好，可以用0.65m 膜做终端，为把握起见，一般用0.45m膜；不宜用0.22m膜做终端，因为会影响啤酒的 色泽和口味。,2）过滤膜的材质 过滤膜的吸附性要低，能耐酸碱和高温灭菌，流速大，过滤量多，使用寿命长。,纯生啤酒过滤器的配置,以国内某啤酒厂生产瓶装纯生啤酒为例， 产量为17吨/小时，过滤设备的配置如下：A. 二个预过滤器：每个过滤器装36根 84cm高的深层过滤芯。孔径为0.7m， 材质为聚丙稀。B. 二个终过滤器：每个过滤器装24根 84cm高的膜过滤芯。孔径为0.45m，材 质为改造聚砜。,四、啤酒检测指标,1. 制备过程的检测,（1）糖化阶段,麦芽汁的糖度,（2）发酵阶段,糖度测定；,酒精度测定；,观察酵母形态。,双乙酰的测定；,四、啤酒检测指标,2. 成品酒的检测,（1）感官指标,色泽、透明度；,泡沫；,口味。,香气；,四、啤酒检测指标,2. 成品酒的检测,（2）理化指标,酒精度；,原麦芽汁浓度；,真正发酵度。,总酸；,糖度；,