《啤酒酿造》PPT课件.ppt

第五章 啤酒酿造,本章提要,啤酒种类、质量标准啤酒酿造的原料麦芽制备麦芽汁制备啤酒的发酵,啤酒的定义（GB）：,是以麦芽为主要原料，麦芽糖化后添加酒花，经酵母菌发酵而制成的含CO2的、起泡的、低酒度的酿造酒。,啤酒的原料是大麦。大麦产量在谷物中排名第四，大麦不是人类的主要粮食，酿酒后的麦糟中蛋白质含量得到相对浓缩，故适宜于做饲料。因此大麦用作啤酒酿造是最好的利用途径了。啤酒是酒精含量最低的饮料酒，而且营养丰富，人们适量饮用时，酒精对人体的毒害相对又小，故素有“液体面包”之称，在第九次世界营养食品会议上被确定为营养食品之一。啤酒深受人们喜爱，已成为世界上产量最大的酒种。,Beer,bier,biere啤酒6000年前，古巴比伦；9000年前，亚述中国近代啤酒是从欧洲传入的，最早的是1900年俄国技师在哈尔滨建立的啤酒作坊（乌卢布列夫斯基啤酒厂）第一家现代化啤酒厂是1903年在青岛由德国酿造师建立的英德啤酒厂。1915年在北京由中国人出资建立的双合盛啤酒厂。从1903年到1949年的40多年中，中国只建立了不到10个工厂，年产啤酒近1万吨。现在，发展迅速，年产3000万吨以上，增幅10%左右。,第一节 啤酒种类、成分和质量标准,一、啤酒种类 1上面发酵啤酒与下面发酵啤酒 是按酵母性质不同(上面酵母、下面酵母）而划分的。上面发酵啤酒：已逐渐少有了。如淡色爱尔（Pale Ale）、浓色爱尔(Dark Ale)、司陶特(Stout)、黑啤酒、波特(Porter)黑啤酒 下面发酵啤酒:世界上多数国家采用。如比尔森（Pilsener）、多特蒙德(Dortmunder)、慕尼黑(Munich)、博克(Bock)等。主要品种。,2淡色、浓色和黑色啤酒,根据啤酒色泽而划分。有：淡色啤酒:514EBC，色泽较浅，产量最大。浓色啤酒:1540EBC，呈红色棕色或红褐色，麦芽香味突出，口味醇厚，苦味较轻，国内尚缺乏。黑色啤酒:50130EBC，多呈红褐色乃至黑褐色，原麦汁浓度较高，麦芽香味突出，口味醇厚，泡沫细腻，苦味差别较大。,3鲜啤酒和熟啤酒,根据啤酒是否经过灭菌而划分。啤酒包装后，不经过巴氏灭菌的，称鲜啤酒或生啤酒。而采用现代高新技术如微孔薄膜过滤技术，实现了啤酒的过滤除菌，然后按无菌要求进行瓶装，不需杀菌，称纯生啤酒。啤酒包装后，经巴氏灭菌者，称为熟啤酒，或杀菌啤酒。它可以保存较长时间，多为瓶装或罐装，间或有桶装杀菌啤酒。,4.低浓度、中浓度和高浓度啤酒,按原麦汁浓度不同而划分。低浓度啤酒：原麦汁2.58P（pauling)，乙醇含量0.8%2.2%，近十年来产量日增。中浓度啤酒：原麦汁912P，乙醇2.5%3.5%，几乎都是淡色啤酒，我国多为此类型。高浓度啤酒：原麦汁1322P，乙醇3.6%5.5%，多为浓色啤酒。,5新品种啤酒,（1）干啤酒（dry beer）发酵度极高，残糖极低，口味清淡爽口，后味干净，无杂味。1987年首先由日本推出，之后风靡世界。（2）无醇（低醇）啤酒 alcohol-free beer 概念非常模糊。一般认为，酒精含量为0.5%(V/V)以下者，可以称为无醇啤酒，酒精含量在2.5%(V/V)以下者，可以称为低醇啤酒，目前此类啤酒还未达到正常啤酒所具有的风味特点，存在风味和质量问题。（3）稀释啤酒 是“高浓度麦汁酿造后稀释啤酒”的简称，即制备高浓度麦汁15P，进行高浓度麦汁发酵，然后再稀释成传统的812P的啤酒。,浓、黑色啤酒的感官指标,二、啤酒的质量标准,第二节 啤酒酿造原料,一、大麦 自古以来大麦是酿造啤酒的主要原料。先将大麦制成麦芽、然后糖化制成麦芽汁，再进行发酵。大麦适于酿造啤酒的原因：1.大麦便于发芽，并在发芽过程中产生大量的水解酶类 2.大麦种植遍及全球 3.大麦的化学成分适合酿造啤酒 4.大麦不是人类食用主粮大麦按籽粒在麦穗上断面的分配形式，可分为六棱、二棱、四棱大麦，一般使用二棱大麦，美国则较流行用六棱大麦。,大麦质量要求：,发芽力强，发芽率在95%以上；浸出物含量高，达76%-80%，千粒重大于40g；蛋白质含量适当，9%-12%；麦粒色泽好，无霉斑，皮薄，有新鲜麦草香；水分含量13%以下。,秋天的麦子,1 大麦籽粒的构造,胚：由原始胚芽、根胚、盾状体和上皮层组成，约占麦粒质量的2%5%。胚部含有相当多量的蔗糖、棉子糖和脂肪，生命力旺盛。胚乳：胚的营养库，约占麦粒质量80%85%，在胚发芽时胚乳物质不断分解和转化，供给胚的营养。谷皮：约占谷粒总质量的7%13%，绝大部分为非水溶性物质，在制麦过程基本无变化，其主要作用是保护胚。但其中的硅化物、单宁等苦味物质对啤酒有不利影响。,2 大麦的化学成分,大麦除含水分1112（储藏大麦水分13）外，其他成分有碳水化合物（淀粉、糖类）、蛋白质和酶类、纤维素、脂肪、无机盐等。,(1)淀粉 碳水化合物中主要是淀粉，占干物质的5865，其中直链淀粉17%-24%。麦芽淀粉酶作用于直链淀粉，几乎全部转化为麦芽糖和葡萄糖，但作用于支链淀粉时，还生成相当数量的界线糊精和异麦芽糖。,(2)半纤维素和麦胶物质,是胚乳细胞壁的组成部分。胚乳细胞内主要含淀粉，发芽过程中只有当半纤维素酶将细胞壁分解之后，其他淀粉水解酶类方能进入细胞内分解淀粉等大分子物质。,麦胶物质,麦胶物质(barley gum),以-葡聚糖最重要，是由大约70%-1，4键和30-1，3键结合的葡萄糖链构成的大分子多糖。发芽过程中细胞壁的不溶性-葡聚糖开始分解，变成可溶性物质。麦胶物质的水溶液粘度很高。溶解良好的麦芽，此种物质大部分已分解，但溶解不良的麦芽，此种物质分解不完全，将会造成麦汁甚至成品啤酒过滤困难。传统制麦工艺宁可用低温发芽法，也不主张轻易升温以缩短制麦周期，其原因之一就在于防止-葡聚糖分解不良而造成过滤困难，降低麦汁的收率。-葡聚糖也是啤酒非生物混浊的成分之一。-葡聚糖是啤酒业公认的有害成分。少数人认为适当的-葡聚糖对啤酒泡沫和口味的丰满感有益。,(3)蛋白质,酿造大麦的蛋白质含量为大麦干物质的9%12%。其中有一部分是酶类，大麦经过发芽之后，酶的种类和活力会有所增加。蛋白质含量高低及其类型直接影响啤酒质量。可分为清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白。-球蛋白等电点较低，为pI4.9，在麦汁煮沸时不可能全部沉淀除去，以致残存于麦汁及啤酒中。-球蛋白含活性-SH基，在空气存在下，氧化生成-S-S-键，形成更难溶解的氧化物，使啤酒混浊，因此，-球蛋白是对啤酒稳定性有害的主要成分之一。,(4)多酚类物质,约占大麦干重的0.10.3%，多存在于谷皮中，对发芽有一定抑制作用，使啤酒具有涩味。对啤酒质量危害最大的是具有黄烷基的多酚类物质，如花色素原，或称原花色素及儿茶酸等。这些物质经聚合和氧化，具有单宁的性质，易和蛋白质通过共价键起交联作用而沉淀析出。但如果这一反应发生于麦汁制备、麦汁煮沸或发酵过程中，则可将某些凝固性蛋白质沉淀而除去，有利于提高啤酒稳定性。,多酚单体在氧、金属离子、H+存在下可聚合氧化成二聚体或三聚体乃至大分子物质。聚合多酚更易与蛋白质结合产生沉淀，人们希望此种反应发生于成品啤酒形成之前，而不出现于成品啤酒之中。,3 大麦的贮藏,大麦的贮藏：即后熟：一般认为新收大麦的种皮透水性和透气性差，经过后熟，由于受外界温度、水分、氧气的影响，改变了种皮性能，因而提高了大麦的发芽率。大麦贮藏方式：袋装堆藏，散装堆藏和立仓贮藏。,二、辅助原料,包括大米、玉米、小麦以及蔗糖、淀粉糖浆等，用于减少大麦用量。1、啤酒生产中使用辅助原料的意义降低啤酒生产成本，具有经济性；降低麦汁总氮含量，提高啤酒稳定性；简化工艺。,2、啤酒辅料的特性,大米：原则上凡大米不论品种均可用于酿造，但从啤酒风味要求来看，米的食感越好，酿制的啤酒风味也越好。我国多数厂采用。玉米：世界上栽培最广的粮食品种，也是酿造啤酒的主要辅料。欧美多采用。小麦：我国是世界小麦的主要生产国。小麦发芽后制成的小麦芽也可作为酿造啤酒的主要原料。一些国家采用。淀粉：蔗糖和淀粉糖浆：在麦汁制造中，用糖或糖浆补充麦汁的浸出物不足。可直接加到麦汁煮沸锅中，工艺简单，使用方便。,三、啤酒花及其制品,啤酒花简称酒花（hops），又称蛇麻花、忽布花。蛇麻为大麻科草属多年生蔓性草本植物，系雌雄异株，用于啤酒酿造者为成熟雌花。啤酒起源于公元前3-5千年，9世纪开始添加酒花为香料，15世纪后才确定为啤酒的通用香料。作用：赋予啤酒香味和爽口的苦味，提高啤酒泡沫起泡性和泡持性，加速麦汁中高分子蛋白质的絮凝，增加麦汁和啤酒的生物稳定性。,1、酒花栽培条件,栽培酒花适宜在近寒带的温带地区，我国酒花主要产地有新疆、内蒙、甘肃等地区。一般的说，酒花适宜在中性土壤、低地下水位、雨水少、长日照的地区栽培，虽然其他地区也能栽种酒花，但往往产量低，无法获得优质、高产的酒花。,2、酒花的主要化学成分,酒花的一般化学成分：除水分外主要有酒花树脂（1020）、酒花油（0.5%2%）、多酚物质（2%5%）、糖类、果胶、蛋白质和氨基酸（约5）脂和蜡等。其中前三者是对酿酒有用的成分：它们赋予啤酒特有的甘味和香味，酒花树脂还有防腐作用，多酚物质则具有澄清麦汁和赋予啤酒以醇厚酒体的作用。,酒花树脂：酒花中最重要的成分，提供啤酒愉快的苦味，主要是-酸，-酸及其一系列氧化、聚合产物，过去统称为“软树脂”。它是啤酒苦味的主要来源。它包括-酸、-酸等成分，酒花精油：是酒花腺体含的另一重要成分，经蒸馏后成黄绿色油状物，是啤酒重要的香气来源，特别是它容易挥发，是啤酒开瓶闻香的主要成分。多酚物质：约占酒花总量的4-8%在麦汁煮沸时和蛋白质形成热凝固物 在麦汁冷却时形成冷凝固物 在后酵和贮酒直至灌瓶以后，缓慢和蛋白质结合，形成气雾浊及永久浑浊物 在麦汁和啤酒中形成色泽物质和适当的涩味。,我国优级酒花的主要标准,色泽：浅黄绿色，有光泽，褐色花片少于2香气：富有浓郁的啤酒花香气，无异杂气味。花体完整度：花体基本完整。夹杂物:梗、叶等无害夹杂物不超过1.0。水分：8.0-12。酸含量(以干态计):大于6.5酸含量(以干态计):大于2.0(参考值)包装密度：320kgm3,3、酒花的品种,酒花按世界市场上供应的可以分为四类：A类：优质香型酒花，有捷克Saaz，德国的Tettnanger，Spalter等B类：香型酒花，有德国的Hallertauer、Hersbrucker等C类：没有明显特征的酒花D类：苦型酒花，Northern Brewer等,4、酒花的贮藏,压榨酒花，应在低温，隔绝空气，避光及有防潮措施的条件下贮藏，长期保藏应在干燥的条件下，并保证温度低于-8。周转保藏也应在0以下。贮藏温度高会引起酒花油的挥发、氧化，使酒花香气变差，黄绿色的酒花变成红褐色，这种酒花就已经丧失酿造价值了。,5、酒花制品,酒花的压榨品存在运输、贮藏和使用的不方便，在麦汁煮沸时酒花树脂的利用率低，在麦汁冷却和发酵、贮酒中还将进一步损失，因此，酒花粉、酒花颗粒、各种酒花浸膏等酒花制品越来越受到酿造师的欢迎。,酒花粉：我国啤酒厂目前均把商品压榨酒花，在使用前用锤式粉碎机成颗粒1mm以下的酒花粉。颗粒酒花：颗粒酒花是把酒花粉压制成直径为28mm，长约15mm的短棒状，增加其密度，减少其体积，同时也降低了它的比表面积，在充惰性气体下保藏，酒花更不易氧化。颗粒酒花是世界上使用最广泛的酒花形式。酒花浸膏：应用有机溶剂或CO2萃取酒花的有效物质，制成浓缩210倍有效物质的浸膏，在煮沸或发酵贮酒中使用。世界酒花产量的25%-30%加工成浸膏。尚有各种类型酒花油、酒花精油等，用于调整啤酒的香味。,四、啤酒酿造用水,啤酒生产用水主要包括加工水及洗涤、冷却水两大部分。加工用水中投料水、洗槽水、啤酒稀释用水直接参与啤酒酿造，是啤酒的重要原料之一，在习惯上称酿造水。洗酵母水、啤酒过滤水等也或多或少的进入啤酒。啤酒生产中对酿造用水要求比较严格，它除应基本符合生活饮用水标准外，还要符合啤酒专业上的一些要求。啤酒酿造水的性质，主要取决于水中溶解盐类的种类和含量、水的生物学纯净度及气味，它们将对啤酒酿造全过程产生很大的影响。,1.水源,地表水：直接来自雨、雪的汇合，需进行复杂的水处理后才能成为优良的酿造水。地下水：分为潜水、承压水和泉水，具有清洁、水温稳定、生物少、溶解有无机物等水质特点。,2 水中无机离子对啤酒酿造的影响,1.水中碳酸盐和重碳酸盐的降酸作用2.水中钙、镁离子的增酸作用3.Na+、K+：啤酒中的钾、钠主要来自于原料，其次 才是酿造水4.Fe2+、Mn2+：主要来自于含铁土壤和岩石的溶 解，也可能来自于输水系统5.Pb2+、Sn2+、Cr6+、Zn2+等的影响：重金属离 子是酵母的毒物，会使酶失活，并使啤酒浑浊6.NH4+：若水中NH4+0.5mg/L，被认为是污染水,7.SO42-：过多会引起啤酒的干苦和不愉快味道，使啤酒的挥发性硫化物的含量增加8.Cl-：对啤酒的澄清和胶体稳定性有重要作用，能 赋予啤酒丰满的酒体，爽口、柔和的风味9.NO2-、NO3-：NO2-是公认的强烈致癌物质，也 是酵母的强烈毒素，会改变酵母的遗传和发酵 性状，甚至抑制发酵10.F-：含量太高会引起牙色斑病和不愉快的气味11.SiO32-、SiO2：高含量的硅酸是酿造水的有害 物质12.余氯：是强烈氧化剂，会破坏酶的活性，抑制 酵母活力，并和麦芽中酚类结合，形成强烈的 氯酚臭。啤酒酿造水中应绝对避免有余氯的存 在。,第三节、麦芽制备,由大麦制成麦芽，称为制麦。制麦的工艺流程如下：,制麦全过程大体可分为原料清选分级、浸麦、发芽、干燥、除根等过程。制麦是啤酒生产的开始，麦芽制备工艺决定了啤酒的类型。麦芽质量将直接影响酿造工艺和成品啤酒的质量。制麦目的：使大麦发芽，产生多种水解酶类，以便通过后续糖化工序，使大分子淀粉和蛋白质得以分解、溶解。而制麦中将绿麦芽烘干将产生必要的色、香和风味成分。,1 大麦的发芽,浸渍后的大麦达到适当的浸麦度（含水量达4348），工艺上即进入发芽阶段，实际上从生理现象来说，发芽过程是从浸麦开始的。此阶段大麦中酶系得到活化，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。,大麦和麦芽中的酶类,*已发现大麦中的酶类达数百种，且每年都有新酶种发现。经过发芽的大麦所含酶量和种类大量增加。*水解酶的形成是大麦转变成麦芽的关键所在：-淀粉酶：发芽后在糊粉层内大量形成-淀粉酶：原大麦中存在相当数量的-淀粉酶，有游离态和结合态两种，大部分存在胚中。支链淀粉酶：蛋白分解酶：分为内肽酶和端肽酶。通常指内肽酶，是关系到麦芽溶解和啤酒质量的重要酶类。半纤维素酶类：半纤维素是胚乳细胞壁的主要组成部分，而细胞壁在制麦过程的分解是大麦胚乳分解的主要内容，所以它是麦芽溶解的先驱者。,发芽过程中物质的变化,物理及表观变化：浸麦后麦粒吸水膨胀，体积约增加1/4。胚乳溶解各部分是不对称的，主要是由于酶的形成系从糊粉层逐渐向外扩展。糖类的变化：最主要是淀粉的相对分子质量有所下降，经过制麦过程可溶性糖分大量积累，这是由于淀粉、半纤维素、及其他多糖被酶水解的综合结果。蛋白质的变化：蛋白质分解是制麦过程的重要内容，部分蛋白质分解为肽和氨基酸，分解产物分泌至胚，用于合成新的根芽和叶茎，因此，蛋白质有分解也有合成。,半纤维素和麦胶物质变化：实质是细胞壁的分解胚乳的溶解：麦芽的溶解是从胚乳附近开始的，沿上皮层逐渐向麦粒尖端发展，靠基部一端比麦粒尖端溶解较早，较完全，酶活性相对较高。酸度的变化：发芽过程中酸度主要表现为酸度提高，但此时麦汁溶液的pH值变化不大，这主要是由于磷酸盐的缓冲作用。其他变化：无机盐类稍有下降；多酚物质实质上没有增减等。,2 绿麦芽的干燥,发好芽的麦芽称绿麦芽，要求新鲜、松软、无霉烂；溶解（指麦粒中胚乳结构的化学和物理性质的变化）良好，手指搓捻呈粉状，发芽率95以上；叶芽长度为麦粒长度的2334。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。,第四节、麦芽汁制备,麦芽汁制备是将固态麦芽、非发芽谷物、酒花等用水调制加工成澄清透明的汁液（麦汁）的过程。包括原辅料粉碎、糖化、麦汁过滤、麦汁煮沸和添加酒花、麦汁冷却等几个过程。,一、麦芽及辅料的粉碎,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。麦芽粉碎：方法有干粉碎、增湿干粉碎和湿粉碎，1980年代后德国又推出连续浸渍湿粉碎。我国都有采用，但中、小型厂还是以干粉碎为主。要求破而不碎。谷物辅料粉碎：用辊式粉碎机粉碎。要求有较大的粉碎度，粉碎成细粉状，有利于糊化和糖化。,二、糖化,是利用麦芽中所含有的各种水解酶，在适宜的条件下将麦芽和辅助原料中的不溶性大分子物质（淀粉、蛋白质、半纤维素及其中间分解产物等）逐步分解为可溶性低分子物质的分解过程。由此制备的浸出物溶液就是麦（芽）汁。,糖化时淀粉的变化,糊化：又称化，是淀粉受热吸水膨胀，破坏分子的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后，如继续加热或受到淀粉酶（主要是-淀粉酶）的作用，可使淀粉长链分子断裂成短链状小分子、粘度迅速降低的过程。糖化：指麦芽和辅料中的淀粉糊化醪受到淀粉酶的分解作用，形成小分子糊精、低聚糖和以麦芽糖为主的可发酵性糖的全过程。,1、糖化要求,首先保证淀粉最大限度地分解成可溶性低聚糊精(在生产中用碘试醪液不变色来鉴别)；又要保证形成适当的可发酵性糖。生产中常用两法来鉴别：一是麦汁极限发酵度大于70-75；另一是糖:非糖的比值，国内12P浅色啤酒麦汁控制在之间，深色啤酒麦汁常控制在。此处“糖”是指麦汁用还原法测定的“还原糖”(以麦芽糖计)，包括麦芽糖、葡萄糖、果糖、麦芽三糖及其他有还原性的戊糖和低聚糖。“非糖”是指麦汁浸出物中除了还原性糖类以外的其他所有的浸出物，主要是低聚糊精、含氯化合物、无机盐、多酚类化合物等。,例如:含12浸出物的某麦芽汁，用还原法测定的还原糖以麦芽糖计为9.0则该麦汁的糖:非糖比为：9.0:(12-9.0)=1:0.33,2、影响淀粉水解的因素,麦芽质量及粉碎度：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非发芽谷物的添加：非发芽谷物的种类，及添加数量，支链、直链淀粉的比例，糊化、液化程度等，将极大的影响到糖化过程和麦汁的组成。,糖化温度：麦芽中-淀粉酶最适作用温度为62.5，-淀粉酶的最适作用温度为70，所以，采用糖化温度趋近于63可得到最高可发酵性糖，趋近于70可有最短糖化时间。,糖化醪pH：麦芽中各种主要酶的最适pH一般都较糖化醪的pH低，比较合理的糖化pH应为5.6左右。另外淀粉酶作用最适pH值也随温度变化而变化。可用石膏、乳酸麦芽来调节。糖化醪浓度：一般淡色啤酒第一麦汁浓度控制在4346为宜；浓色啤酒的第一麦汁浓度可适当提高到1820。醪液过稀或过浓对浸出物收得率都有影响。,3、糖化中蛋白质的水解,麦芽的蛋白质水解情况对麦汁组分具有决定性意义：蛋白质及其水解产物和啤酒的关系：麦汁中氨基酸过多，影响酵母的增殖和发酵；而氨基酸过少，酵母又增殖缓慢，最后导致发酵困难。定型麦汁含氮组分的要求：麦汁中高分子可溶性氮应不超过总氮的15%。蛋白质水解的控制：糖化时蛋白质分解的程度远远不如制麦芽时深刻。,4、其他变化,-葡聚糖的分解：糖化过程中需促进-葡聚糖的分解。麦芽谷皮成分溶解：麦芽皮壳中含有谷皮酸，多酚类物质，它们的溶解会使麦汁色泽加深，并使啤酒具有不愉快苦涩味，降低啤酒的非生物稳定性。,三、糖化方法及设备,煮出糖化法：麦芽醪利用酶生化作用和热力物理作用，使其有效成分分解和溶解。通过部分麦芽醪的热煮沸、并醪，使醪逐步梯级升温至糖化终了。根据部分麦芽醪液被煮沸的次数即分为几次煮出法。浸出糖化法：麦芽醪纯粹利用酶作用，用不断加热或冷却调节醪温使之糖化完成。麦芽醪未经煮沸。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。浸出糖化法常采用二段式糖化。第一段在6365左右糖化2040min，然后升温至7678进行第二段糖化。该法常用于酿制淡爽型啤酒和干啤酒，它的操作比较简单，糖化周期短，3h内即可完成。,复式糖化法：当添加不发芽谷物(如玉米、大米、玉米淀粉等)时，在进行糖化时必需首先对添加的辅料进行预处理糊化、液化(即对辅料醪进行酶分解和煮出)，然后与麦芽醪并醪，即称为复式糖化法。外加酶制剂糖化法：在糖化中补充外加酶制剂。即在糖化锅和糊化锅内添加一定量的-淀粉酶、蛋白酶以及-葡聚糖酶等，尤其在糊化锅内添加-淀粉酶的较多，一般用量为。外加酶制剂的使用，可加速淀粉糖化和蛋白分解，并可节省麦芽，增加辅料用量，从而降低成本。尤其在麦芽溶解不良以及酶活性低的情况下，可通过添加酶制剂来补充酶源。,糖化设备,糖化工序所需主要设备为糖化锅和糊化锅。煮出糖化法的醪液煮沸也可在糊化锅内进行；在复式糖化法中，麦芽在糖化锅下料，辅料在糊化锅下料，分别单独进行糊化和糖化后再并醪到糖化锅共同糖化；一般糊化锅是带加热装置(如球底夹套)的，糖化槽是平底、没有加热装置的，但为了调整工艺的方便，现在糖化锅和糊化锅两者的外形和构造大致相同。有圆筒形、矩形锅，以前者较多采用，后者较少采用。,圆筒形糊化、糖化锅结构,矩形糖化锅,四、麦芽醪的过滤,糖化结束时，已经基本完成了大分子物质的分解和萃取，必须在最短时间内把麦汁和麦糟分离，以得到澄清的麦汁，并获得良好的浸出物收得率。麦汁过滤分两步进行，首先用过滤方法提取糖化醪中的麦汁，此称为第一麦汁或过滤麦汁；然后利用热水洗出第一麦汁过滤后残留于麦槽中的麦汁，此称为第二麦汁或洗涤麦汁。,过滤方法可分为过滤槽法、压滤机法和快速渗出槽法。前二是传统方法，但普遍采用。1.过滤槽法 国内以该法为主 1)过滤槽主要结构：是由不锈钢制成的圆桶形体，槽底大多是平底，配有弧球形或锥形顶盖。2)过滤程序及工艺控制：糖化醪温度75-78，麦糟层35cm左右。第一麦汁过滤时间45-90min；第二麦汁过滤时间90-45min，残糖浓度1.0-1.5%左右，总过滤时间3h。洗糟水温75-80，过滤压差200-300Pa.,2.压滤机法 是由容纳糖化醪的滤框和分离麦汁的滤布及收集麦汁的滤板等若干组件，再配以顶板、支架、压紧螺杆或液压系统组成。该法过滤速度快，操作也可自动控制。麦糟的输送 从过滤槽或压滤机排出的麦糟为干式，进入过滤设备附近中间贮槽，再通过输送，至厂区边的麦糟出售罐。,五、麦汁的煮沸和酒花的添加,煮沸麦汁的目的 1.蒸发水分，浓缩麦汁，达到规定的麦汁浓度；2.钝化酶、麦汁灭菌，保证在后续发酵过程中麦汁组分一致；3.使蛋白质变性和絮凝，避免由蛋白质造成的啤酒浑浊；4.排除麦汁中异杂臭味；5.浸出酒花中有效成分，赋予麦汁苦味与香味。,麦汁煮沸强度的控制,煮沸强度：在沸腾时每小时蒸发的水分量相当于原麦汁的百分数。一般煮沸时间70-90min,浓色啤酒可适当延长一些，煮沸强度达到8%-10%以上。煮沸方法可用常压法或高压法。,酒花添加,酒花是在煮沸麦汁中添加的。酒花添加量应根据啤酒的类型、酒花质量、煮沸条件而定。一般可以酒花中-酸含量和啤酒苦味值来确定添加量。目前我国的添加量为0.81.3kg/m3麦汁，在南方地区较低，为0.51.0 kg/m3麦汁。传统啤酒酿造多采用分次添加法，目的是尽量萃取不同品质酒花的不同酒花成分。添加2-3次者较常见。酒花添加的原则是先差后好，先苦型后香型。品质好的和香型酒花一般在煮沸结束前10min加入，以赋予啤酒较好的酒花香味。酒花制品的添加方法：酒花粉、颗粒酒花、酒花浸膏和整酒花的添加方法基本相同。另外酒花油还可在下酒时添加。,六、麦汁的处理,由煮沸锅放出的定型热麦汁，在进入发酵前还需要进行一系列处理，才能制成发酵麦汁。这些处理包括：酒花糟分离、热凝固物分离、冷凝固物分离、冷却、充氧等。,传统酒花分离器,新型酒花分离器,酒花糟分离器：罐底带篦子,热凝固物的分离,1）热凝固物成分 粗蛋白质 50-60 酒花树脂 16-20 灰 分 2-3 多酚等有机物 20-30 2）在回旋沉淀槽进行热凝固物的分离装置在糖化室的煮沸锅旁，尽可能缩短输送管长度，输送泵也应采用低速涡轮泵，麦汁切线进槽,具有收集底的回旋沉淀槽,平底回旋沉淀槽,麦汁的冷却,麦汁煮沸定型后，必须冷却到酵母适宜繁殖的温度，为后续发酵创造条件。下面酵母发酵要求冷至4-8，上面酵母发酵可冷至10-12。冷却过程温度应保持一致，不要忽高忽低，否则会造成酵母的衰老或发酵不正常。,冷凝固物分离,1）冷凝固物分离出热凝固物后、澄清的麦汁，随着冷却的进行，在50以下时麦汁中会重新析出混浊物质，称冷凝固物。在25左右时析出的冷凝固物最多。冷凝固物主要是由麦汁中-球蛋白、醇溶蛋白和区分解的高肽物质，与麦汁中多酚物质以氢键相联，变成不溶性物质而成为凝固物。由于冷凝固物颗粒是弹丸形，直径仅m，所以，它的混浊仅仅是胶体混浊，象雾浊状。如果当麦汁重新加热至60，蛋白质和多酚之间连接的氢键断裂，蛋白质可重新水化，麦汁又恢复透明。它和瓶装啤酒的“冷雾浊”完全一致。冷雾浊物的组成：多肽45-65、多酚30-45、多糖2-4、灰分1-3，相对分子量在104-105之间，具有两个等电点，pH3.9和pH8.0。在麦汁中带有负电荷。,2）冷凝固物分离方法,酵母繁殖槽法：冷却麦汁添加酵母后，在开口或密闭的酵母繁殖槽内停留14-20h（刚开始起沫前)，即由浮球出液法泵出上层澄清麦汁，或用位差法，在底部小心排出澄清麦汁，残留在器底沉渣中的有冷、热凝固物及死酵母等。冷静置沉降法：硅藻土过滤法：麦汁离心分离法：盘式离心分离机浮选法：关键在于混合的空气形成泡沫的细密度,麦汁的充氧,冷却过程中充入无菌压缩空气，此时氧化反应微弱，氧能在麦汁中较好地呈溶解态，并且有利于凝固物的析出。,第五节、啤酒的发酵,一、酵母菌及其培养 1.关于啤酒酵母的分类啤酒酿造的酵母菌按分类学大都属于酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）种。但啤酒酵母的菌株很多，近年来通过杂交和诱变，新的优良菌种还不断出现。在酵母的命名上，有的使用传统使用的名称，有的则用啤酒厂、研究机构或菌种保藏单位的名称。特别在生产企业，尤其喜欢沿用老名称。在啤酒酿造界中，常常按照发酵特性(对棉子糖发酵利用的情况)分为两个“种”，即啤酒酵母和葡萄汁酵母。啤酒酵母：部分发酵棉子糖。葡萄汁酵母：能全部发酵棉子糖。,啤酒酵母(Saccharomyces cerevisiae Hansen),能发酵葡萄糖、麦芽糖、蔗糖。因为没有蜜二糖水解酶，不能发酵蜜二糖，不发酵乳糖，棉子糖能发酵13。在麦汁中25培养三天，细胞为圆形、卵形、椭圆形到腊肠形。按细胞长与宽之比又可分成三组:,第一组 细胞长宽比为1:1-2(2)，细胞为圆形或卵形。又可分成大、中、小三型。主要用于酒精(淀粉质原料)和白酒等蒸馏酒的生产，其中如德国2号、德国12号(Rasse)，应用极为广泛。这组还包括了葡萄酒酵母和魏氏酵母。第二组 长宽比为1:2，以长卵形为主。细胞出芽长大后不脱落，再出芽，易形成假菌丝。主要用于啤酒、果酒酿造和面包发酵。在啤酒酿造中易漂浮在泡沫层中进行发酵，发酵终了也很少下沉，称上面发酵酵母(Top Fermentation Yeast)。第三组 长宽比2，细胞为长圆形至腊肠形，耐高渗透压，用于糖蜜酒精和朗姆酒生产。如台湾396号酵母。,葡萄汁酵母(S.uvarum Beiyernch),1970年Lodder把卡尔斯伯酵母(S.carlsbergensis Hensen)、类哥酵母(S.logos V.Zearet Denamur)及葡萄汁酵母，合并成一种，即葡萄汁酵母（S.uvravum Beiyernch）。此类酵母的糖类发酵特征相同，均能全部发酵棉子糖。但在啤酒酿造界还是喜欢沿用卡尔酵母这一老名称，此类酵母在制造Lager型啤酒时采用，在发酵时随产生的CO2在醪内上下对流，近发酵结束时凝集沉降，而聚于器底，所以称“下面发酵酵母”(Bottom Fermentation Yeast)。实际在分类学上，葡萄汁酵母的学名是酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）（参酵母分类学研究3rd）。,各菌株之间的差别，主要在繁殖速率、增殖倍数、代谢产物中某些物质的多少、凝聚性、耐性、抗性等所谓“生产特性”上的有差别。这些非遗传特性是易变的。目前国内啤酒厂基本上都使用下面发酵酵母。由于各啤酒厂选育了自己独特的菌株，如：青岛卡尔酵母、首啤酵母、沈啤1号、沈啤5号等，因此形成了酿造技术和啤酒风味的多样化。,2.啤酒酵母的凝絮性指发酵结束后沉于器底的性能，是重要的生产特性，会影响酵母回收再利用于发酵的可能，影响发酵速率和发酵度，影响啤酒过滤方法的选择，乃至影响到啤酒风味。,整个发酵阶段，酵母完全分散在发酵液内，即使发酵完全停止时，酵母也是以单个或数个形式悬浮在液体中。发酵结束时，器底只有少量松散沉淀酵母，大量酵母分散于液体中，如轻轻震荡器皿，沉淀酵母立刻浮起，再形成沉淀需很长时间。典型非凝絮性或“粉末型酵母”。发酵初期酵母是分散的，达到某发酵度，酵母在发酵液中细胞密度突然降低，器底逐渐沉结酵母凝块，发酵结束时，发酵液中细胞密度很低，即使强烈振动器皿打散凝块，静置短时间也立即形成凝块。称作凝聚性酵母。介于上述两者之间，发酵减弱后，酵母开始形成不很紧密的絮状沉淀，发酵结束时，器底形成较多沉淀，经震荡，酵母较快分散，静置一段时间，又能重新沉降。此类酵母称作“凝絮性”酵母，是目前酿造中用于快速发酵制造清爽型啤酒常采用的酵母。,酵母菌凝絮性的分类,在最适发酵温度25-27下，酵母对麦汁中可发酵性糖类的最大可能发酵程度。实际上主要反应酵母对麦汁中麦芽三糖的发酵能力和发酵极限。近代啤酒比较倾向于高发酵度，相应也要求酵母麦汁极限发酵度高。可用极限外观发酵度E80土3作为第一级筛选，淘汰对麦汁糖利用率低的菌株。,3 关于酵母的麦汁极限发酵度,4 关于双乙酰峰值和还原速度,世界各国优质浅色啤酒的双乙酰含量均在。从1970年代以后，世界啤酒先进国均在优选低双乙酰酵母菌株及改进发酵技术以后，很好地解决了此问题，而我国不少啤酒厂至今还被双乙酰能否及格所困扰。我国啤酒发酵成熟指标中双乙酰L，或更低0.05mg/L。从丹麦、荷兰、德国、比利时等国啤酒酵母分离底物中得到的若干菌株，发现这些酵母在产生双乙酰方面具有如下特点：,双乙酰峰值低，在麦汁-氨基氮在160mg/L以上时，峰值仅为，而我国传统酵母高达0.7-1.0 mg/L，有些退化菌株高达2.0 mg/L。双乙酰峰值出现在发酵第二至第三天。主酵第三至第四天双乙酰迅速下降，在主酵结束时，双乙酰已降到0.20 mg/L以下。即双乙酰还原速度快。在8-12后酵时，双乙酰还原快，5-7d可降至0-10 mg/L以下。双乙酰的前驱物质(-乙酰乳酸)在啤酒中很少残留，因此，啤酒装瓶消毒以后，不会因为乙酰乳酸氧化形成双乙酰，升高值近在0.01-0.03 mg/L，而我国某些工厂成品啤酒常常要升高0.05-0.07 mg/L。我们认为发酵技术可能是主要原因。,5 啤酒酵母的扩大培养,大规模生产使用的酵母菌，必须首先由保存的纯种酵母经扩大培养，达到一定数量后，才能供生产使用。“菌种”是发酵工业“活的灵魂”。如：在啤酒生产中最能影响酿酒工艺和控制因素的是啤酒酵母菌，最能决定啤酒品质的因素也是啤酒酵母菌种。近代发酵规模越来越大，对酵母的培养、扩大、接种等的要求也越来越严。各厂扩大培养方式和顺序大致相同。,以上从斜面试管到卡氏罐培养为实验室扩大培养阶段；汉生罐以后的培养为生产现场扩大培养阶段。,关于汉生罐系统：,啤酒生产中都把汉生罐作为保存生产菌种的手段。即从汉生罐压出大部分酵母培养物后，仍保留15左右的培养物于罐内，以备下次扩大培养时再加入新鲜麦汁即可启动种子液的培养，正常情况下这样保存的酵母可连续使用半年左右。是由2组罐子组成，是近代培养酵母的设备基础。(1)200L左右麦汁杀菌罐，内设蛇管或夹套，外接三通管路，分别通蒸气、冷却水，罐底进出麦汁，可通无菌空气搅拌麦汁。(2)1-2只200L左右培养罐，内设夹套，外接三通管路，可通冷却水、普通12-15水，罐保压20-40kPa，罐顶有调压阀或二氧化碳排出管（接水封）。,菌种扩大培养过程(1)原始菌种的保藏和选育：复壮时进行单细胞分离，并需要进行一系列生理生化特性和生产性能的测定，包括酿酒口味的鉴评等。保证所用菌种一定是性能最优良的。(2)扩培过程的无菌操作：纯种接种、无菌操作技术,（3）优良的培养基：特殊营养的麦芽汁培养基。（4）恰当的扩大比例：会影响到起始细胞浓度、扩大培养时间、酵母菌龄一致性以及在扩大培养中抵抗杂菌污染的能力等。扩大比遵循的原则：在汉生罐以前各级，由于采用较高培养温度(25-27)，酵母倍增时间短，无菌操作条件好，扩大比可采用1:10-20；反之，汉生罐以后各级，采用低温培养(不大于13)，酵母倍增时间长，杂菌污染机会多，扩大比宜小，一般1:4-5。,（5）恰当的移种时机：在对数期移种，可获得出芽最多、死亡率最低、最强壮的种子细胞，而且迟缓期最短，繁殖最旺盛。困难在于如何判别接种后的对数期。了解其生长规律（作生长曲线）（6）严格控制培养条件温度：应采用温度逐级递降培养法 通风：虽然啤酒酵母在好气或厌气条件下都可以繁殖，但繁殖速率不同。好气条件下繁殖好而快。,（7）关于汉生培养罐的留种和操作,每次添加新鲜麦汁前，应预先对留种的汉生培养罐进行手动搅拌或压缩空气搅拌。添加的麦汁必须是新鲜、优良的麦汁。先在汉生杀菌罐中于压力下杀菌1h，并迅速用杀菌罐内的夹套冷却装置冷至60以下，同时通入无菌空气进行搅拌并压到培养罐进行扩大培养。汉生培养罐的留种：特别应注意培养时间，切勿使培养过头，否则在低温饲养酵母时，由于营养相对缺乏，会加速酵母的衰老。,二、传统啤酒发酵,传统的啤酒发酵分下面发酵和上面发酵两大类型，两者采用不同的酵母菌种，其发酵工艺和设备条件也不相同，制出的啤酒风味各异。以下面发酵工艺比较常见。1、主/前发酵在啤酒生产上，酵母的添加和培养是主发酵的主要内容。1）酵母接种量：接种量比较小，接种后细胞浓度常控制在（5-12）106个/ml。,2）酵母添加方法,在常规的发酵中主要使用干道添加法：干道添加法：在酵母添加器中加入每批麦汁所需的酵母泥，再加入二倍量的冷却麦汁（6.08.0），用无菌压缩空气充分混匀，压到前酵池的麦汁中，再用无菌压缩空气搅拌均匀，即可。,3）前发酵过程控制,所谓前发酵，实际上是所接种的酵母泥处于休眠阶段(芽生率为0)，酵母和新鲜麦汁接触后，有较长(数小时至十小时)生长迟缓期，才能进入出芽繁殖阶段，当酵母越过生长迟缓期，出芽繁殖细胞浓度达到20106个m1时，发酵麦汁表面开始起沫，此阶段为前发酵。前发酵时间，随接种温度、接种量而变化。一般低温发酵常在16-20h，中温发酵在12-14h。前发酵阶段糖降不明显，外观浓度降在oP，温度自然升高0.7-1.0。前发酵完成（麦汁表面出现一层白色泡沫）后即将其转入发酵罐或主发酵池（槽）（称倒槽）进行主发酵。前发酵室一般在主酵室上方，以便用自然位差法进行倒槽。前酵池平底，设有高于池底3-5cm酵母挡，用于阻挡自然沉降的死酵母和冷凝固蛋白质。由于前发酵是酵母启动阶段，室温一般控制比接种温度稍高(1-2)，无菌要求比主发酵室更严格，发酵池内不设冷却排管。,起泡期入主发酵池45h后，在麦汁表面逐渐出现更多的泡沫，由四周渐渐向中间扩散，泡沫洁白细腻，厚而紧密，如花菜状，发酵液中有二氧化碳小气泡上涌（又称低泡期），并将一些析出物带至液面。此时发酵液温度每天上升0.50.8，每天降糖0.30.5P，维持时间12天，不需人工降温。高泡期发酵后23天，泡沫增高，形成隆起，高达2530cm，并因发酵液内酒花树脂和蛋白质-单宁复合物开始析出，泡沫表面逐渐变为棕黄色，此时为发酵旺盛期，需要人工降温，但是不能太剧烈，以免酵母过早沉淀，影响发酵。高泡期一般维持23天，每天降糖1.5P