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啤酒工艺学,主讲 张云瑞 山东轻工业学院,第一章 啤酒酿造原料第一节 大麦,一、大麦的品种（一）根据用途分类 饲料大麦 颗粒不均匀，谷皮较厚，蛋白质含量较多，产量高，成熟早。食用大麦 胶质物多，颗粒较小，蛋白质含量较高，产量高，成熟早。啤酒专用大麦 粒大饱满，谷皮薄，淀粉含量高，蛋白质含量低。,第一章 啤酒酿造原料第一节 大麦,（二）根据种植时间分类 春大麦 清明节前种植，成熟度不够整齐，休眠期较长。冬大麦 在秋后种植，成熟度整齐，休眠期较短。（三）根据外观色泽分类 白皮大麦 成熟后谷皮呈淡黄色，有光泽，籽粒肥大 饱满，淀粉含量高，发芽整齐。黄皮大麦 成熟后谷皮呈黄色，颗粒小，淀粉含量少。紫皮大麦 成熟后谷皮呈淡紫色，颗粒小，淀粉含量 少，谷皮较厚。,第一章 啤酒酿造原料第一节 大麦,（四）根据麦穗形态分类 直穗大麦 成熟时麦穗直立，有二、四、六棱大麦之分。曲穗大麦 成熟时麦穗下垂，穗长而细，均为二棱大麦。（五）根据生长形态分类 六棱大麦 是大麦的原始形态。麦穗断面呈六角形，有六 行麦粒围绕一根穗轴而生，籽粒不够整齐，相 对蛋白质含量较高，淀粉含量较低。四棱大麦 是六棱大麦的变种，它的籽粒不像六棱大麦那样对称，有二对籽粒互为交错，此大麦粒小且不整齐，谷皮较厚，蛋白质含量较高。二棱大麦 也是六棱大麦的变种，沿穗轴只有对称的二行籽粒，因此籽粒饱满、整齐、颗粒大，相对淀粉含量高，蛋白质含量低。,第一章 啤酒酿造原料第一节 大麦,二、大麦的结构（一）胚 由胚芽、胚根、盾状体和上皮层组成。盾状体与胚乳衔接，功能是将胚乳内的养料供给生长的胚芽、胚根。（二）胚乳 是胚的营养仓库。由淀粉细胞层和脂肪细胞层组成。淀粉细胞层是胚乳的核心。细胞之间的空间处由蛋白质组成的骨架支撑，外部被糊粉层包围。糊粉层是产生各种水解酶的场所，也是有生命的组织，也进行呼吸作用。（三）皮层,第一章 啤酒酿造原料第一节 大麦,谷皮 在麦汁制备时可作为过滤介质而被利用。果皮 刚收获的大麦，果皮的外表面有一蜡质层，对赤霉酸和氧是不透性的。种皮 是一种半渗透性薄膜，可渗透水及某些离子，却不能渗透高分子物质。三、大麦的化学组成（一）水分 12%左右（二）碳水化合物 1、淀粉 占总干物质重量的58%65%。2、纤维素 占总干物质重量的3.5%7.0%。,第一章 啤酒酿造原料第一节 大麦,3、半纤维素与麦胶物质-葡聚糖是半纤维素的重要组成部分。胚乳半纤维素主要含-葡聚糖及少量的戊聚糖，不含糖醛酸；谷皮半纤维素主要含戊聚糖及少量的-葡聚糖和糖醛酸。麦胶物质在组成上与胚乳半纤维素无差别，只是分子量比半纤维素低。4、低糖 大麦中含有2%左右的低分子糖类，包括蔗糖、葡萄糖、果糖、麦芽糖、葡二果糖以及少量的棉子糖。这些糖类可以作为胚芽、胚根萌发时的营养以及呼吸消耗。,第一章 啤酒酿造原料第一节 大麦,（三）蛋白质 啤酒酿造用大麦要求蛋白质含量适中，以9%12%为宜。大麦中的蛋白质主要是简单蛋白质，可以分为四类：1、清蛋白（麦白蛋白）占蛋白质总量的4%。分为B1和B2两组，B1组在煮沸时被除去，B2组可能与多糖结合，对啤酒泡持性起重要作用。2、球蛋白（麻仁球蛋白）占蛋白质总量的31%。分为四个组分（、），-球蛋白是引起啤酒混浊的重要物质。,第一章 啤酒酿造原料第一节 大麦,3、醇溶蛋白（胶蛋白）占蛋白质总量的36%。有五个组分（、），其中和组分是造成啤酒冷混浊和氧化混浊的重要成分。是麦糟蛋白的主要组成分。4、谷蛋白 占蛋白质总量的29%。和醇溶蛋白一样，是构成麦糟蛋白质的主要成分，也是由多种组分构成。（四）脂肪 大麦中含有2%3%的脂肪。发芽时，部分脂肪被消耗，部分经酶促反应转化为甘油和脂肪酸。麦芽脂肪大部分留在麦糟中，有很少部分进入麦汁。,第一章 啤酒酿造原料第一节 大麦,（五）无机盐 占干物质重量的2.5%3.5%。主要成分有钾、磷、硅、钠、钙、镁、铁、硫、氯等。无机盐是胚芽和酵母不可缺少的营养物质，其中最重要的无机盐是磷酸盐（钾、钙、镁）。磷酸盐不仅是酵母的营养成分，而且也是一种化学缓冲剂，在发芽、糖化、发酵和成品酒中，对正常酸度均有调节和稳定作用。（六）维生素 大麦富含维生素，集中分布在胚和糊粉层等活性组织中，有VB1、VB2、VB6、VC、VH、泛酸、叶酸等多种维生素。VB复合体是酵母极为重要的生长素。（七）多酚物质 大麦含多酚物质约0.1%0.3%,主要,第一章 啤酒酿造原料第一节 大麦,存在于糊粉层和种皮中。麦汁煮沸时，多酚物质和蛋白质结合，生成不溶性沉淀物。四、啤酒酿造对大麦质量的要求（一）感官检验 1、外观和色泽 新鲜、干燥、皮壳薄、色泽淡黄而有光泽，是成熟大麦的标志。2、气味 有麦秆香味，咀嚼有淀粉味，并略带甜味。,第一章 啤酒酿造原料第一节 大麦,3、夹杂物 不超过2%为宜。4、麦粒整齐度 要求大麦颗粒大小均匀整齐，品种单一，不夹杂其它品种。不同产地，不同年份的大麦应分别存放。5、麦粒形态 要求粒大、饱满、皮薄、具有细密的纹道。（二）物理检验 1、公石重量 100L麦粒的重量。约6872kg。2、千粒重 1000粒大麦的重量。3545g 3、均匀度 是指不同腹径大麦颗粒的比例。腹径在2.52.8mm之间的大麦为一级大麦；2.22.5mm之间为二级大麦。4、胚乳状态（切断试验）把大麦粒从纵面或横面切开，可以看到三种状态：粉质粒、玻璃质粒、半玻璃质粒,第一章 啤酒酿造原料第一节 大麦,玻璃质粒大麦难以浸透和发芽，玻璃质粒分为永久性和暂时性两类：暂时性玻璃质粒是淀粉颗粒堆积过密所致，经过浸麦和发芽后，即可消失，不影响大麦的品质；永久性玻璃质粒则形成于细胞结构中，发芽时很难溶解。5、发芽力和发芽率 发芽力是指大麦在适宜的条件下发芽三天，发芽麦粒占总麦粒的百分数。发芽率则是发芽五天，发芽麦粒占总麦粒的百分数。发芽力表示大麦发芽的均匀性，发芽率表示大麦发芽的能力。6、水敏性试验 水敏性是指大麦吸收较多水分后，抑制大麦发芽的现象。,第一章 啤酒酿造原料第一节 大麦,7、吸水能力 水温为14，浸渍3天，大麦含水量为45%以上为满意。（三）化学分析 1、水分 12%左右 2、大麦淀粉含量和浸出物含量 淀粉含量一般在58%65%之间，浸出物一般在72%80%之间，高于淀粉含量14.75%3、蛋白质含量 9%12%之间为佳。,第一章 啤酒酿造原料第二节 辅助原料,一、使用辅助原料的目的 降低生产成本，提高啤酒质量。二、辅助原料的种类 1、大米 须经过精碾，除去大米表皮的蛋白质细胞层，降低蛋白质含量，减少脂肪含量。一般采用碎粒的籼米比较经济。2、玉米 必须脱胚；应用新玉米。,第一章 啤酒酿造原料第二节 辅助原料,3、小麦 4、大麦 5、糖类和糖浆 6、酶制剂 三、使用辅料应注意的问题 1、辅料使用量应考虑麦芽的糖化能力。2、辅料的使用不造成过滤困难。3、有利于降低啤酒生产成本。4、有利于提高啤酒的质量，风味人们能接受。,第一章 啤酒酿造原料第三节 酒花,一、酒花的化学组成（一）酒花油 酒花油的成分在200种以上，分为两类：一类是碳氢化合物，另一类是含氧化和物。（二）-酸 是啤酒中苦味的主要成分，具有强烈的苦味和很强的防腐能力，可降低啤酒的表面张力，增加啤酒的泡沫稳定性。含量为5%11%。（三）-酸 也是苦味物质，但不如-酸 强。含量为11%。（四）多酚物质 是一个混合物，主要包括单宁、花色苷，是引起啤酒混浊的主要成分。对啤酒酿造有双重作用。二、酒花的储存 避高温、防氧化。三、酒花的质量标准四、酒花制品,第一章 啤酒酿造原料第三节 酒花,（一）酒花粉及酒花颗粒（二）酒花浸膏 干燥酒花以有机溶剂按逆流分配原理萃取。常用的有机溶剂为苯、甲苯、二氯甲烷、三氯甲烷、甲醇、乙醇等。酒花浸膏因不含单宁等物质不宜单独使用。（三）异构浸膏 普通酒花浸膏在碱性溶液中加热，或在乙醇中于Ca+、Mg+存在的条件下加热处理，使-酸异构化，再用有机溶剂提纯。（四）酒花油 一种是常温酒花油蒸馏液，另一种是低温酒花油蒸馏液。,第一章 啤酒酿造原料第四节 水,啤酒生产用水可分为五个方面，即酿造用 水、冷却用水、洗涤用水、锅炉用水、制麦用水。生产淡色啤酒应以软水为主；生产浓色啤酒可以选用暂时硬度偏高的水；锅炉用水必须是软水防止产生水垢；冷却用水即需要是软水，同时还要求含金属盐少，防止产生腐蚀作用；浸麦用水以中等硬度的水为好；洗涤用水则不能含微生物。,第一章 啤酒酿造原料第四节 水,一、啤酒酿造用水水质要求及水质与酿造的关系（一）糖化用水的质量要求 1、外观 无色透明，无悬浮物及沉淀物。2、口味 有清爽的味感。无咸、苦、涩等异味。3、pH值 67为宜。4、硬度 总硬8以下为宜，暂硬2 5为好。5、有机物 高锰酸钾消耗量应为03mg/L。,第一章 啤酒酿造原料第四节 水,6、总溶解盐类 固形物的含量以150200mg/L为宜。7、铁盐 以不超过0.3mg/L为佳。铁盐的存在会氧化麦汁中的单宁，增加麦汁色度，使啤酒带有铁腥味并易发生混浊。8、锰盐 0.1mg/L以下为好。微量锰盐有利于酵母生长，过量则使啤酒缺乏光泽，口味粗糙。9、硅酸盐 以SiO3计，应在30mg/L以下。过量则麦汁不清，发酵时形成胶团，影响发酵和啤酒过滤；引起啤酒胶体混浊；使啤酒口味粗糙。10、其他金属离子 重金属离子的含量必须符合饮用水的标准。过量抑制酵母和酶的活性，并使啤酒出现早期混浊，对人体健康也是有害的。,第一章 啤酒酿造原料第四节 水,11、硫酸钙 11.5g/L为宜。12、氯及氯化物 氯含量不超过0.3mg/L。氯化物最适含量为2060mg/L。13、氮化合物 硝酸盐应在0.2mg/L以下。亚硝酸盐和氨态氮最好不检出。14、有害微生物 37下培养24h，1mL水中细菌总数不得超过100个，不得有大肠杆菌和八联球菌存在。,第一章 啤酒酿造原料第四节 水,（二）水的硬度 是指溶解在水中的碱金属盐的总和，而钙盐和镁盐是硬度指标的基础。德国硬度 每升水中含有10mg的氧化钙为1度。一般水质硬度在130之间。04为最软水；4.18.0为软水；8.112.0为普通软水；12.118.0为中等硬水；18.130为硬水。,第一章 啤酒酿造原料第四节 水,水的硬度有三种：暂时硬度：是钙和镁的碳酸氢盐溶解于水中的硬度。永久硬度：是钙和镁的硫酸盐、硝酸盐或氯化盐等溶解在水中的硬度，又称非碳酸盐硬度。负硬度：是溶解在水中的钾和钠的碳酸氢盐和碳酸盐。负硬度的存在使水呈碱性。,第一章 啤酒酿造原料第四节 水,（三）水中钙、镁离子对啤酒酿造的影响 1、水中钙、镁的碳酸氢盐的降酸作用Ca(HCO3)2+2KH2PO4 CaHPO4+K2HPO4+2H2O+2CO2 2、水中钙、镁重碳酸盐的缓冲作用 Ca(HCO3)2 Ca2+2HCO3-HCO3-+H+H2CO3 3、水中钙、镁硫酸盐的增酸作用,第一章 啤酒酿造原料第四节 水,3CaSO4+4K2HPO4Ca3(PO4)2+2KH2PO4+3K2SO4 4、钙、镁离子的其他作用 钙离子：保护-淀粉酶的耐热性，促进麦汁澄清，增加酵母凝聚性。镁离子：对啤酒风味不利，但是某些酶的辅酶因子。,第一章 啤酒酿造原料第四节 水,二、酿造用水的改良和处理方法 水质改良的方法主要有以下几类：1、机械过滤 除去水中的浮杂物，改善水的色度和透明度。2、软化处理 降低水的硬度，即除盐处理。3、水质改良 改善酿造水的性质。4、吸附过滤 减少水中的有机杂质和微生物，改善水的色度。5、消毒与灭菌 杀死水中的微生物和藻类。,第一章 啤酒酿造原料第四节 水,常见的几种水质处理方法有：1、煮沸法 2、加石膏法 增加永久硬度。生成磷酸钙沉淀，损失了作为麦汁缓冲物质和酵母营养的可溶性磷酸盐。此法应注意以下几点：（1）原水状况 暂硬特别高的水应先软化再加石膏；原水硫酸钙硬度很高的水不宜再加石膏；水质特别软的水可补加石膏。（2）石膏质量 应选用溶解性能好，纯度高的石膏。,第一章 啤酒酿造原料第四节 水,（3）酒花加量 酒花加量应适当增加。（4）石膏加量 糖化用水每升含硫酸钙不得超过2.2g,我国一般每吨水加石膏100150g。糖化用水的暂硬在10以下时，可用下式计算石膏加量：W=n*v*3.07*1.3 W 每100L水需加石膏量（g）n 原水的暂时硬度（以度计）v 水量（以100L计）3.07 每克氧化钙相应所需石膏的系数，即,第一章 啤酒酿造原料第四节 水,CaSO42H2O/CaO=172/56=3.071.3 所需石膏的附加系数 3、加酸改良法 添加的酸主要有乳酸、酒石酸、磷酸。4、活性炭处理法 能吸附有机杂质、金属离子及游离氯、酚等，对水起一定的吸附、过滤作用。广泛应用在除去水中有机杂质和水中分子态胶体微细颗粒杂质，多用于电渗析法和离子交换法的预处理，也可用作退氯处理。,第一章 啤酒酿造原料第四节 水,5、离子交换法 2RSO3-H+Ca2+=(RSO3)2Ca+2H+RN+OH-+Cl-=RNCl+OH-交换的结果是水中的Ca2+和Cl-被RSO3-和RN+吸附，而离子交换剂上的H+和OH-进入水中，这样就除去了水中的Ca2+和Cl-。吸附着Ca2+和Cl-离子的交换树脂，再用酸（如H2SO4）或碱（如NaOH）洗涤再生，再使之恢复成本来的模样RSO3H或 RNOH即可重新使用。此法方法可靠，出水水质较高，根据不同设计可满足不同工艺的用水要求，同时，此法出水量大，水处理成本较低。但此法管理复杂，再生频繁，且再生周期长，再生酸碱用量大，再生液排放造成污染。,第一章 啤酒酿造原料第四节 水,用离子交换树脂可以制备无离子水，但对于我们酿造用水来说，不必达到无离子水平，可按要求选择离子交换树脂的类型。一般同性树脂中，弱型比强型交换量大。离子交换法处理水，不仅适用于酿造用水的处理，锅炉用水、冷却用水以及洗瓶用水也可以采用离子交换法处理，只是它们与酿造用水选择的离子交换剂的种类不同。酿造用水选择的离子交换剂是合成树脂，是通过树脂上的H+、OH-取代水中的离子；而锅炉用水、冷却用水、洗瓶用水，他们选择的是Na+交换剂，即用Na+取代水中的Ca2+、Mg2+。,第一章 啤酒酿造原料第四节 水,6、离子交换膜电渗析法 此法只能除去水中的离子杂质，而不能除去非离子态杂质。此法原理是水中的阴、阳离子，在直流电场的作用下会定向移动，阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动。离子交换膜是有离子交换性能的薄膜，阳离子交换膜让水中阳离子透过，阴离子交换膜让水中阴离子透过。阳膜、阴膜交替排列，并在两端设置电极，通上直流电，把所需处理的原水通入阳膜和阴膜之间的隔室内，水中的正负离子就会向两极迁移。,第一章 啤酒酿造原料第四节 水,此种方法的优点是生产费用低，膜使用寿命长，除盐效果好，缺点是耗电量大，设备投资费用高，不能除去非离子态杂质。7、反渗透法 此法目前用的比较多。常压下，纯水向含盐水渗透，而反渗透则是在高压下，使含盐水中的水通过半渗透膜。此法的关键在于制造高选择性和高流量的半渗透膜。此膜多采用合成材料制做，国内多采用醋酸纤维素膜（CA膜），它具有高透水性和较好的脱盐能力（除盐率96%98%）。,第一章 啤酒酿造原料第四节 水,三、啤酒生产用水的消毒和除菌 1、砂滤棒过滤器除菌 此法是原水在外压作用下，通过砂滤棒的微小孔隙，水中存在的少量有机物及微生物被微孔吸附截留在砂滤棒表面。滤出的水基本上可达到无菌要求，可用于酵母洗涤。此法只能除去水中微生物及部分有机杂质，对于水中溶解盐类、分子态杂质不起过滤作用。此法要求原水水质优良，无悬浮物和胶体杂质。,第一章 啤酒酿造原料第四节 水,2、紫外线杀菌 微生物受紫外光照射后，微生物的蛋白质和核酸吸收紫外光谱的能量，导致蛋白质和核酸结构发生破坏，引起微生物死亡。当波长在2600时，杀菌力最强。紫外线对清洁透明的水有一定的穿透能力，所以能使水达到杀菌效果。此法的优点是杀菌速度快，效率高，不改变原水的物理性质和化学组成，不增加水的气味，结构简便，管理方便，便于自动控制。缺点是需经常更换新灯管，杀菌成本较高。,第一章 啤酒酿造原料第四节 水,3、加氯杀菌 Cl2+H2O HClO+HCl HClO HCl+O2Ca(ClO)2+2H2O HClO+Ca(OH)2+CaCl2 次氯酸及新生态氧具有强烈的氧化作用，它很容易扩散到细菌细胞内，破坏细胞内的酶和细菌的生理机能而使细菌死亡。工厂常采用漂白粉代替。,第一章 啤酒酿造原料第四节 水,加入水中的氯分为两部分，即作用氯（吸氯）和余氯。作用氯是和水中微生物、有机物及有还原作用的盐类（如亚铁、亚硝酸等）起作用的部分；余氯是为了保持水在加氯后有持久的杀菌能力，防止水中微生物孢子萌发（氯对孢子无杀菌作用）及外界微生物的侵入，需在水中存在的有效氯。有效氯量为1.04.0mg/L，接触时间为15min。加氯杀菌水有明显的气味，在啤酒厂的以下部门用水不宜使用：,第一章 啤酒酿造原料第四节 水,1、糖化用水 含有余氯的水能破坏酶活性，影响糖化过程的顺利进行。2、酵母洗涤用水 余氯会杀死酵母细胞，导致酵母变性。3、啤酒过滤机用水和勾兑啤酒用水 氯杀菌水的气味会影响啤酒质量，余氯会破坏啤酒的非生物稳定性。上述工序若使用氯杀菌水，应使用活性炭过滤，进行退氯处理。,第一章 啤酒酿造原料第四节 水,4、臭氧杀菌 臭氧（O3）在常温常压下是具有特殊气味的气体，具有极强的氧化能力，释放出的新生态氧O，能氧化水中有机物，杀死微生物，亦能破坏微生物孢子和病毒。因制造臭氧的设备较复杂，基建费用大，杀菌费用高，所以此法应用尚不普遍。,第二章 麦芽制造第一节 概述,一、制麦的目的1、使大麦生成各种水解酶，作为糖化时的催化剂。2、使麦粒适度溶解，以利于糖化过程的进行。3、通过干燥，可以除去多余的水分，除去生青味，并产生麦芽特有的色、香、味。二、制麦工艺流程,第二章 麦芽制造第一节 概述,糠灰、杂质、铁块杂谷类小粒麦 原料大麦粗选精选分级大麦称量储藏浸麦湿大麦发芽绿麦芽干燥 石灰、空气 饱和湿空气热空气除根干麦芽储藏成品麦芽,第二章 麦芽制造第二节 大麦的浸渍,一、浸渍的目的1、供给大麦发芽时所需要的水分。2、漂洗除去杂质和灰尘。3、浸出谷皮中的有害成分。二、浸麦设备 浸麦槽三、浸麦理论 在正常温度下浸麦，水的吸收可以分为三个阶段：,第二章 麦芽制造第二节 大麦的浸渍,1、第一阶段 浸麦610h，吸水迅速，水分总量的60%在此时被吸收。2、第二阶段 从1020h，麦粒吸水速度很慢，几乎停止。3、第三阶段 浸麦20h后，当供氧充足时，麦粒又开始吸水。此阶段的吸水特点是缓慢、均匀。大麦吸水受本身所含的水分和本身的基质的影响。,第二章 麦芽制造第二节 大麦的浸渍,水分势 水分势是水的能量状态的一种表现。水的净扩散是以势能逐渐下降的形式表现的，即高水分势向低水分势扩散。纯水的水分势规定为零。大麦吸水的条件是水与大麦之间存在水分势差。细胞的水分势与三个因素有关：细胞溶质的浓度 浓度越高，吸水越强。,第二章 麦芽制造第二节 大麦的浸渍,细胞的水合势 即细胞与水的结合能力。膨胀压 即水进入细胞后，内容物膨胀，对单位面积细胞壁上所施加的压力。此值越大，说明细胞内部的压力越强，阻止水进入的能力越强。浸麦初期，细胞的水分势很低，所以吸水快；当吸收了一定的水分后，随着细胞水分势的提高，吸水速度下降。,第二章 麦芽制造第二节 大麦的浸渍,第一阶段 主要是细胞的水合势起作用。吸水形势是干湿部分由前沿隔开，水分到达部位立即吸水膨胀，其含水量随时间成正比。第二阶段 主要是膨胀压起作用。麦粒吸收了一定量的水分后，细胞的水合势变小，细胞的膨胀压增大，当膨胀到一定程度时，细胞的水分势就趋于零了，吸水过程也就停止了。第三阶段 随着水分的吸收，麦粒内部的高分子物质就有一部分溶解了，使细胞的溶质的浓度增加了，从而导致吸水速度又增加。,第二章 麦芽制造第二节 大麦的浸渍,影响大麦吸水速度的因素：1、浸麦水温 816为宜，最高不超过20。2、麦粒大小 麦粒小吸水快，麦粒大吸水慢。3、含氮量 蛋白质含量越高吸水越慢，蛋白质含量低吸水快。4、麦粒的胚乳状态 麦粒中粉状粒含量高吸水快，玻璃质粒多吸水慢。,第二章 麦芽制造第二节 大麦的浸渍,四、浸麦用水与水中添加剂 浸麦用水 软水浸麦使大麦吸水速度快，但溶出的可溶性物质较多，尤其无机盐类溶出较多，影响发芽质量；水质硬度过大，不但浸麦的时间长，而且很多无机离子进入麦粒中，也会引起不正常的生理变化，进而影响发芽和酶的活力。另外水中也不应含有过多的铁和锰的化合物，以免在通风时，受空气中氧的作用，生成氢氧化物沉淀附着在大麦的表皮上，使麦芽色泽不正常。所以浸麦用水以中等硬度的饮用水为佳。,第二章 麦芽制造第二节 大麦的浸渍,浸麦水中添加剂 浸麦过程中，为了防腐、催芽和有效地浸出谷皮中的有害成分，常添加一些化学药品，常用的主要有以下几种：1、石灰（CaO）加量为13kg/吨大麦。一般在洗麦后加入浸麦水中，并通风搅拌促进氧化钙溶解与均匀混合。作用是：（1）洗涤、杀菌，消除污垢和异味。（2）与麦粒呼吸产生的CO2起中和作用，有助于发芽力的提高。,第二章 麦芽制造第二节 大麦的浸渍,（3）浸出麦皮中的多酚物质、苦涩物质等有害成分，有利于改善啤酒的色泽、风味和非生物稳定性。2、甲醛（HCHO）用量为40%的甲醛溶液11.5kg/吨大麦。作用是：（1）杀灭表皮上的微生物，防腐作用。（2）降低麦芽中的花色苷含量，提高啤酒的非生物稳定性。甲醛与麦芽自身所含的酰胺结合生成类似的酰胺树脂的化合物，对花色苷有吸附作用。,第二章 麦芽制造第二节 大麦的浸渍,（3）抑制根芽生长，降低制麦损失。一般在最后一次浸麦水中添加。3、赤霉素 是一种良好的催芽剂，它可以提高麦芽的溶解度和酶含量，加速发芽，缩短制麦周期。用量为0.10.5mg/kg。可以加在最后一次浸麦水中，也可以在发芽中喷洒。五、浸麦时氧的供给,第二章 麦芽制造第二节 大麦的浸渍,（一）浸麦过程为什么要通风供氧 1、在缺氧的情况下，麦粒将进行分子内呼吸，产生酸、醇、酯等物质，发出酸味和水果味，抑制胚芽生长。2、通风不但可以供氧，还可以排出麦粒呼吸产生的CO2和热量，避免麦粒窒息、霉烂。3、通风供氧可以增强麦粒的呼吸作用和代谢作用，促进麦粒萌发。萌发后，吸水更快，因此后期通风供氧量应更多些。特别是水敏感性强的大麦，发芽粒弱的大麦和休眠期长的大麦，通风供氧更为重要。,第二章 麦芽制造第二节 大麦的浸渍,（二）通风供氧的方式 1、浸水通风 在浸水过程中通入压缩空气，这种方法同时起到洗涤搅拌的作用，有利于麦粒均匀接触氧气。2、空气休止 浸麦一段时间，断水，让麦粒接触空气，在此期间也应定时通风，一是排出麦层中的CO2和热量，二是提供氧气。3、喷淋 浸麦一段时间，断水，用水雾喷淋，使麦粒即接触氧，同时又吸收水分，还可将麦粒中的CO2和热量排掉。,第二章 麦芽制造第二节 大麦的浸渍,4、冲洗 浸麦一段时间后，进行长时间的空气休止，然后进行短时间的浸水，以排除CO2和热量，再重复进行这个过程。这种方法特别适合水敏感性强的大麦。5、排出式吸引CO2 在浸麦槽底部 按一个抽风机，在断水时定时抽出麦层中的CO2和热量。六、浸麦度、露点率（一）浸麦度 是指大麦浸渍后所含水分的百分数。,第二章 麦芽制造第二节 大麦的浸渍,浸麦度（%）=大麦浸后重量-取样重量+原大麦水分含量100%大麦浸后的重量 一般浅色麦芽浸麦度为41%44%，浓色麦芽为45%48%。浸麦度的控制 可以通过勃氏测定器测定。也可以用感觉来判断，如指压的感觉，浸麦适中的大麦，握在手中发软而且有弹性；浸麦不足时麦粒发硬、刺手、弹性小、不能弯曲；浸麦过度时，麦粒太软、无弹性。也可以用牙咬观察胚乳有无白心来判断。,第二章 麦芽制造第二节 大麦的浸渍,浸麦度的确定：（1）大麦的品种 蛋白质含量高，皮厚的大麦，浸麦度可高些。反之可低些。（2）收获的年份 旱年收获的大麦，因玻璃质粒较多，所以浸麦度应高一些。（3）有水敏感性的大麦 浸麦度应控制得低些。（4）麦芽的种类 浅色麦芽浸麦度应适当低些。浓色麦芽浸麦度应适当高些。（5）季节 夏天，因气温高，浸麦度可低些；冬天，浸麦度可高些。,第二章 麦芽制造第二节 大麦的浸渍,浸麦度对发芽的影响：如果浸麦度不足，则发芽慢，溶解差，酶活低，麦汁产量低、啤酒易混浊。如果浸麦度高了，轻者造成发芽过急，增加制麦损失；重者会破坏种皮的半透性，使一些有害物质渗入大麦中，有损发芽力。（二）露点率 浸麦结束时，大部分麦粒已萌发露出了根芽，露出根芽的麦粒所占的百分数叫露点率。,第二章 麦芽制造第二节 大麦的浸渍,七、浸麦方法（一）浸水断水交替浸麦法 在浸麦过程中，麦粒有时候在水中，有时把水去掉暴露在空气中，反复数次，直至达到要求的浸麦度。无论是浸水还是断水，每小时都要通风1020min。可以根据不同的大麦品种、水温、季节，浸水断水的时间可以灵活掌握。冬天水温低，浸水时间可长些；夏天水温高，浸水时间可短些。（二）长断水浸麦法 实际上也是浸水、断水法、只是断水的时间很长，浸水只是为了冲洗掉麦层中产生的热量和CO2，并提供麦粒吸收必要的水分。,第二章 麦芽制造第二节 大麦的浸渍,此法的优点是接触空气充分，萌发快，可以显著缩短浸麦和发芽的时间，特别适用于水敏感性大麦。缺点是通风条件要求高，所以采用此法，应有良好的通风设备，否则不易控制，不易均匀。（三）喷淋浸麦法 此法也是浸水时间很短，断水时间很长，在断水期间进行喷淋，以提供氧气和水分。此法的优点是麦粒表面总是保持湿润，同时水雾可及时带走麦层中所产生的热量和CO2，节约浸麦用水，显著缩短浸麦和发芽的时间。,第二章 麦芽制造第二节 大麦的浸渍,实际上，目前生产上采用的浸麦方法是浸水、断水法与喷淋法的结合，即在断水期间，适当地喷淋一些水，以保持麦层表面的湿润。八、浸麦损失 1、清洗掉的粉尘及杂质约0.1%。2、浸出谷皮中的有害物质约0.5%1.0%。3、浸麦过程中的呼吸消耗约0.5%1.5%。总计1.1%2.6%。,第二章 麦芽制造第三节 大麦的发芽,一、发芽的目的 1、形成各种酶类，并使原来存在于大麦中的非活化酶得到活化和增长。2、使麦粒中的高分子物质（淀粉、蛋白质、半纤维素）得到部分溶解，以利于糖化。二、发芽现象 人工发芽大体上说和自然发芽是同样的变化过程，但为了达到工业上应用的目的，则要控制某些条件，促使发芽向有利的一面发展，如提高酶活，促进胚乳溶解等；减少不利的一面，如控制,第二章 麦芽制造第三节 大麦的发芽,呼吸强度，减少物质损失以及抑制根芽生长等，这就产生了发芽工艺。整个发芽过程包括三个方面：1、根芽、叶芽的生长现象。2、物质的转化现象。3、物质的消耗现象。浅色麦芽：叶芽长度为麦粒长度的1/23/4之间；根芽长度为麦粒长度的11.5倍。,第二章 麦芽制造第三节 大麦的发芽,深色麦芽：叶芽长度为麦粒长度的3/41间；根芽长度为麦粒长度的22.5倍。叶芽生长不够，则麦芽溶解不好，粉质状态差，酶含量低，影响糖化效果，影响麦汁质量，浸出物也低。叶芽生长过长，则溶解过度，物质消耗多，色泽也深，浸出物也低。麦粒溶解作用包括以下几方面：1、根芽、叶芽的形态发生了变化。,第二章 麦芽制造第三节 大麦的发芽,2、胚乳细胞壁的分解、消失、胚乳组织结构的疏松。3、蛋白质与淀粉等高分子物质的分解与消耗。4、各种酶的生成、游离与作用。溶解作用是一个逐步进行的过程。首先是胚的活化，分泌植物激素赤霉酸，而后是酶的激活与合成，并从靠近胚端向远胚端逐步进行酶分解，这就是胚乳的溶解。,第二章 麦芽制造第三节 大麦的发芽,溶解过程必须先由细胞壁的分解开始，即先是葡聚糖酶和戊聚糖酶对细胞壁进行分解，然后是蛋白酶进入细胞分解蛋白质骨架。这样整个胚乳细胞就形成了一种多孔网状结构，淀粉酶再进入细胞分解淀粉。溶解良好的麦芽，大约有75%的-葡聚糖和40%左右的蛋白质被分解，而淀粉只分解5%10%。正是由于细胞壁和蛋白质的分解，使胚乳组织十分疏松，并且淀粉质外露呈现粉状结构。,第二章 麦芽制造第三节 大麦的发芽,发芽过程可以通过调节麦粒水分、发芽温度、翻拌次数和发芽时间等来控制根芽和叶芽的生长。水分高、发芽温度高、减少发芽旺盛期翻拌次数，发芽时间长，可促进它们的生长；反之可抑制它们的生长。大麦发芽期间，各种水解酶把胚乳中复杂的高分子物质分解为简单的可溶性低分子物质。这些低分子物质一部分供麦粒呼吸消耗用，一部分供根芽和叶芽生长用，大部分残留在胚乳中，作为糖化时的浸出物，未被分解的部分大多为淀粉，,第二章 麦芽制造第三节 大麦的发芽,留待糖化时进一步分解。麦粒发芽时所需要的能量是通过呼吸来满足，呼吸时部分淀粉变成了CO2和水，并放出热量，引起麦层温度上升。每100kg大麦（干物质）大约呼吸消耗淀粉6.7kg，产生CO210.9kg和3.7kg水，释放热量108836J 发芽过程中，麦粒中干物质的损失：浅色麦芽：呼吸损失5.5%左右，根芽损失3.5%左右浓色麦芽：呼吸损失7.5%左右，根芽损失4.5%左右,第二章 麦芽制造第三节 大麦的发芽,三、发芽条件的控制 发芽工艺不仅仅是要求植物的生长，而且是要通过植物的生长来达到发芽的目的（酶的活化和增长、麦粒得到适度的溶解）。因此就需要控制发芽条件，即达到要求的溶解度，又不过分消耗其内容物。1、水分 浸麦结束后，麦粒的水分含量就确定了，但是在发芽过程中，麦粒表面的水分是会蒸发的。为了保持发芽期间麦皮表面湿润，防止水分的丢失，应保持发芽间的相对湿度维持在90%以上，并且通风要通接近饱和的湿空气。,第二章 麦芽制造第三节 大麦的发芽,2、温度 发芽的最佳温度为1318。生产上控制发芽温度以不超过20为宜。温度低，发芽周期长；温度高，麦粒呼吸旺盛，生长过快，造成溶解不均匀，物质消耗多，容易霉烂。3、空气（氧气）开始发芽时，应供给麦粒新鲜的空气，同时排出CO2，保证麦粒正常的呼吸作用。到了后期，麦层中应保留适当数量的CO2，控制麦粒的呼吸强度，使麦粒内部的物质变化缓慢进行。这样做的好处是胚乳溶解均匀，降低呼吸强度，减少呼吸损失。,第二章 麦芽制造第三节 大麦的发芽,生产上，在发芽后期，大多通过使用不同比例的回风来控制麦层中留有适当数量的CO2，以控制麦粒的呼吸强度。4、光线 发芽室一般不安窗户，因为日光照射会促进叶绿素的形成，有损啤酒的风味。5、大麦的休眠与水敏感性对发芽的影响 水敏性大麦明显表现出对水的敏感，而未过休眠期的大麦则明显发芽率低。,第二章 麦芽制造第三节 大麦的发芽,四、发芽时酶的形成、增长与作用 原大麦中，只含有少量的酶，而且是处于非活化状态。在发芽过程中，可使非活化酶得到活化和增长，并形成许多新的酶类，与酿造关系较大的酶类有淀粉酶、蛋白酶、半纤维素酶、磷酸酯酶、氧化还原酶等。（一）淀粉酶 1、-淀粉酶 大麦本身含量很少。发芽以后，在赤霉酸的作用下，在糊粉层形成大量的-淀粉酶，其活性与大麦品种和发芽条件有关。干燥后,第二章 麦芽制造第三节 大麦的发芽,可保留90%左右。2、-淀粉酶 存在于糊粉层中，其活性与大麦品种和蛋白质含量有关。此酶作用于淀粉非还原基末端，依次水解下一个麦芽糖，同时发生华尔顿转位反应，形成-麦芽糖，干燥后可剩余60%70%。3、麦芽糖酶 大麦中的此酶处于结合状态，发芽后活化，干燥后剩余70%80%。,第二章 麦芽制造第三节 大麦的发芽,4、界限糊精酶 大麦中此酶活性很低，发芽后活性约增长20倍。此酶作用于界限糊精，产生葡萄糖、麦芽糖、麦芽三糖及一系列直链寡糖。5、R-酶 大麦中此酶活性很低，发芽后酶活显著增加，作用和界限糊精酶一样。6、蔗糖酶 大麦中此酶活性很低，发芽后活性增长10倍。（二）蛋白酶,第二章 麦芽制造第三节 大麦的发芽,1、内肽酶 大麦中存在此酶，发芽过程中酶活性约增长56倍。此酶分解高分子蛋白质为多肽类，干燥后剩余70%80%。2、羧肽酶 大麦中含有此酶，发芽后，酶活性增长很快。此酶作用于蛋白质、多肽类的末端羧基，切下一个、一个的氨基酸。3、氨肽酶 大麦中此酶活性很高，发芽后活性增长1.52.5倍。此酶作用于蛋白质和多肽类的末端氨基，切下一个、一个的氨基酸。4、二肽酶 大麦中此酶活性很高，发芽后此酶活性增长23倍。,第二章 麦芽制造第三节 大麦的发芽,（三）半纤维素酶 1、内-葡聚糖酶 大麦中此酶含量很少，发芽后酶活性增长10倍。此酶包括内-1.4葡聚糖酶，内-1.3葡聚糖酶。此酶从内部水解-葡聚糖，使醪液粘度迅速下降。2、外-葡聚糖酶 大麦中含有此酶，发芽后酶活性增长10倍。此酶包括外-1.4葡聚糖酶和外-1.3葡聚糖酶。此酶可以从-葡聚糖的非还原基末端切下一分子纤维二糖或昆布二糖。3、纤维二糖酶 大麦中此酶活性很高。4、昆布二糖酶 分解昆布二糖为二分子葡萄糖。,第二章 麦芽制造第三节 大麦的发芽,5、内-木聚糖酶 大麦中存在此酶，发芽后活性增长3倍。6、外-木聚糖酶 大麦中存在此酶，发芽后活性增长2倍。此酶可从木聚糖末端切下一分子木二糖。7、木二糖酶 大麦中存在此酶，发芽后活性增长2倍。总的说，半纤维素酶经过干燥，大约剩余40%左右。（四）磷酸酯酶 大麦含有此酶，发芽后活性增长56倍，干燥后剩余35%40%。,第二章 麦芽制造第三节 大麦的发芽,此酶能分解不同的磷酸酯，根据酶作用的物质不同，可分为淀粉磷酸酯酶、己糖磷酸酯酶、甘油磷酸酯酶、蛋白质磷酸酯酶、植酸盐酶等。它们最主要的作用是在发芽期间，从植酸钙镁中分解出无机磷酸盐，对调节pH值有很大的作用。（五）氧化还原酶 主要包括过氧化氢酶、过氧化酶和多酚氧化酶。前两者作用一样，都是分解过氧化氢，此二酶在大麦中含量不多，发芽后分别增长10倍、79倍。干燥后，过氧化氢酶几乎全部损失，过氧化酶损失33%。对于多酚氧化酶，,第二章 麦芽制造第三节 大麦的发芽,大麦中具有较高的酶活性，发芽后酶活性增长2倍，干燥后剩余60%。酚类物质的氧化对啤酒的色泽、风味、非生物稳定性有很大的影响。五、发芽时的物质变化 大麦粒在发芽时，同时发生着两种相反的生物化学变化分解与合成。变化的程度，随着麦粒的水分、发芽温度、通入新鲜空气的量、发芽方法、发芽天数的不同而异。,第二章 麦芽制造第三节 大麦的发芽,（一）可溶性成分的变化 浸麦和发芽的初期，分解小于合成，可溶性成分减少；发芽到第二天至第五天分解大于合成，可溶性成分增加；发芽五天以后，分解与合成趋于平衡，可溶性成分的数量变化不大，所以目前生产上控制发芽时间为56天。原料大麦 6.74 可溶性物质（干物质%）浸渍大麦 6.48 发芽一天 3.51 发芽二天 5.07 发芽三天 5.76 发芽五天 14.23 发芽六天 14.26,第二章 麦芽制造第三节 大麦的发芽,（二）糖类的变化 大麦中存在约4%左右的糖类（蔗糖、葡萄糖、果糖、棉子糖、葡二果糖），这些糖在发芽初期作为胚的营养而被消耗，在发芽过程中，由于酶的分解作用还会产生新的糖类，最终麦芽中糖的含量可达15%左右。（三）淀粉的变化 淀粉在发芽期间的变化趋势是淀粉链逐渐变短，直链淀粉比例增加，并生成部分低糖和糊精。发芽期间由于呼吸作用，淀粉被消耗一部分。一般经过发芽过程，淀粉损失大约在4%6%。,第二章 麦芽制造第三节 大麦的发芽,（三）半纤维素的变化 在发芽期间的变化表现在两个方面：即在胚乳中被分解，在根芽、叶芽中又被合成。发芽期间，胚乳细胞壁的半纤维素在半纤维素酶的作用下，从靠近胚的部分开始分解，逐渐扩大至整个胚乳，使麦粒得到溶解。胚乳半纤维素的主要成分是-葡聚糖，此物质的水溶液粘度极高。该物质在发芽期间在-葡聚糖酶的作用下进行分解，大约降低70%90%。有了这样的变化，就可以降低浸出物的粘度，有利于麦芽的溶解和麦汁的过滤。,第二章 麦芽制造第三节 大麦的发芽,（四）蛋白质的变化 1、蛋白质的分解与合成 大麦中的含氮物质大部分是高分子蛋白质。在发芽过程中，部分蛋白质受蛋白酶的作用而分解为低分子肽类和氨基酸。这些分解产物被输送到胚部，合成根芽、叶芽中的蛋白质。这样在发芽过程中，就形成了蛋白质不断被分解与合成的过程。蛋白质分解要适当，如果分解不足，其结果是浸出物收得率低，啤酒口味不醇和