《啤酒酿造》PPT课件.ppt
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1、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,bi
2、ere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
3、(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
4、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,
5、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
6、、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
7、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
8、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
9、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。
10、,(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
11、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
12、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
13、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
14、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:32
15、0kgm3,3、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
16、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
17、,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
18、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-、NO
19、3-: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
20、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
21、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
22、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
23、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
24、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
25、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
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