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啤酒工艺学第一章 绪论 第一节 酒和酒度n 凡含有酒精（乙醇）饮料和饮品，均称为“酒”。n 酒饮料中酒精百分含量称做“酒度”。酒度有三种表示方法。（1） 以体积分数表示酒度：即每100ml酒中含有纯酒精毫升数（2） 以质量分数表示酒度：即每100g酒中含有纯酒精克数（3） 标准酒度：欧美各国常见标准酒精度表示蒸馏酒酒度第二节 世界啤酒工业n 啤酒原料是大麦。其产量在谷物排名第四，而且大麦不是人类关键粮食，酿酒后麦糟中蛋白质含量得到相对丰富，更适宜于做饲料，所以用大麦制啤酒得到发展。n 啤酒是酒类中酒精含量最低饮料酒，而且营养丰富，大家适量饮用时，酒精对人体毒害相对较小。啤酒分类1、据工艺分类可分两大类：以德国、捷克、丹麦、荷兰为经典下面发酵法啤酒；和以澳大利亚、新西兰、加拿大等上面发酵法啤酒。 2、依据是否巴氏灭菌n 分为：生啤酒/熟啤酒3、依据麦芽度n 可分为：8o啤酒/10o啤酒/12o啤酒/14o啤酒/18o啤酒4、依据色泽n 可分为：黑啤酒/黄啤酒/淡色啤酒第三节 中国啤酒工业发展简史n 中国在四五千年前，就有古代啤酒。中国近代啤酒是从欧洲传入，第一家现代化啤酒厂是19在青岛由德国酿造师建立英德啤酒厂，从19到1949年40多年中，中国只建立了不到10个工厂，年产啤酒近1万t，从1949年到1993年，我们用43年时间，发展成为世界啤酒第二生产大国，这么发展速度举世瞩目。第四节 中国啤酒工业未来1 产量发展：啤酒成为人民大众最喜爱饮料之一。其生产将有较大发展，中国发展计划是到达成30003500万t，人均年占有量达成世界平均水平。2 规模扩大：将有多个啤酒集团年产量超出80万t，中小型啤酒厂面临巨大危机，是发展还是淘汰，要看啤酒市场具体情况。3 技术经济指标还有差距：原料装备等可比技术经济指标还很落后。4 原料发展：中国啤酒已经独立种植啤酒大麦和生产酒花。5 啤酒品种向多样化发展：6 啤酒修饰技术：7 高浓酿造技术：8 非热消毒纯生啤酒酿造：9 人才培养：第一章原料n 第一节大麦n 自古以来大麦是酿造啤酒关键原料，在酿造时先将大麦制成麦芽，再进行糖化和发酵。n 大麦适于酿造啤酒原因：1.大麦便于发芽，并产生大量水解酶类2.大麦种植遍布全球3.大麦化学成份适合酿造啤酒4.大麦是非人类食用主粮n 大麦按籽粒在麦穗上断面分配形式，可分为六棱、二棱、四棱大麦 一 大麦形态n 了解大麦粒形态，目标在于了解和研究大麦发芽过程生理及其控制路径。n 大麦粒可粗略分为：胚， 胚乳及谷皮三大类。1 胚 ：由原始胚芽、根胚、盾状体和上皮层组成，约占麦粒质量25%。胚部含有相当多量蔗糖、棉子糖和脂肪。2 胚乳：是胚营养库，约占麦粒质量8085%，胚乳绝大部分只是合适分解存于大麦粒内成为酿造啤酒最关键成份。3 谷皮：约占谷粒总质量713%，其绝大部分为非水溶性物质，制麦过程基础无改变，其关键作用是保护胚。但其中硅化物、单宁等苦味物质对啤酒有莫些不利影响。大麦化学成份11 淀粉：是大麦关键贮藏物，存和胚乳细胞内。其中，直链淀粉通常为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，还生成相当数量糊精和异麦芽糖。2 半纤维素和麦胶物质：是胚乳细胞壁组成部分。胚乳细胞内关键含淀粉，发芽过程中只有当半纤维素酶将细胞壁分解以后，其它水解酶方能进入细胞内分解淀粉等大分子物质。3 蛋白质：含量高低及其类型直接影响啤酒质量。大麦蛋白质和通常植物蛋白质类似，按其在不一样溶剂中溶解度和沉淀性可区分为下列四组，清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白。4 多酚类物质：约占大麦干重0.10.3%，它们多存在于谷皮中，对发芽有一定抑制作用，使啤酒含有涩味。三、 啤酒酿造对大麦质量要求1 感官（1） 色泽 ：良好大麦有光泽，淡黄；受潮大麦发暗，胚部呈深褐色；受霉菌侵蚀大麦则呈灰色或微兰色（2） 气味：良好大麦含有新鲜稻草香味（3） 谷皮：优良大麦皮薄，有细密纹道（4） 麦粒形态：以短胖者为佳（5） 夹杂物：杂谷粒和沙土等应在2%以下三、 啤酒酿造对大麦质量要求2 物理检验（1） 千粒重：以无水物计千粒重应为3040g（2） 麦粒均匀度：按国际通用标准，麦粒腹径可分为2.8、2.5、2.2mm三级（3） 胚乳性质：胚乳断面可分为粉状、玻璃质和半玻璃质三种状态3 化学检验（1） 水分：原料大麦水分不能高于13%，不然不能贮存，易发生霉变，呼吸损失大（2） 蛋白质：蛋白质含量通常要求为912%，蛋白质含量高，制麦不易管理，易生成玻璃质，溶解差，浸出物对应低，成品啤酒易浑浊（3） 浸出物：间接衡量淀粉含量方法，通常为7280%4 酿造大麦质量标准：1986年正式制订和经过了啤酒大麦国家标准，编号为QB141687 大麦贮藏1 大麦贮藏及后熟：通常认为新收大麦种皮透水性和透气性差，经过后熟，因为受外界温度、水分、氧气影响，改变了种皮性能，所以提升了大麦发芽率2 大麦贮藏方法：袋装堆藏，散装堆藏和立仓贮藏。第一节 啤酒糖化其它原料n 在啤酒麦汁中制造原料中，除了关键原料大麦麦芽以外，还包含特种麦芽，小麦麦芽及辅助原料一、 啤酒生产中使用辅助原料意义1 降低啤酒生产成本，含有经济性2 降低麦汁总氮，提升啤酒稳定性调整麦汁组分，提升啤酒一些特征 二、啤酒辅料特征1大米：标准上凡大米不管品种均可用于酿造，但从啤酒风味而言，米食感越好，酿造啤酒风味也越好2玉米：是世界栽培最广品种，也是酿造啤酒关键品种3小麦：中国是世界小麦关键生产国。小麦发芽后制成小麦芽也是酿造啤酒关键原料。4淀粉：因为淀粉工业发展，用淀粉作啤酒辅料是有前途5蔗糖和淀粉糖浆：在麦汁制造中，用糖补充浸出物，可直接加入麦汁煮沸锅中，工艺简单，使用方便第一节 啤酒花和酒花制品n 啤酒起源于公元前35千年，9世纪开始添加酒花为香料，15世纪后才确定为啤酒通用香料。n 酒花能给予啤酒柔和微苦味，能加速麦汁中高分子蛋白质絮凝，能提升啤酒泡沫起泡性和泡持性，也能增加麦汁和啤酒生物稳定性。一 酒花栽培条件n 酒花栽培适宜在近寒带温带地域，我过酒花关键产地有新疆、内蒙、甘肃等地域。n 通常说，酒花适宜在中性土壤、低地下水位、雨水少、长日照地域栽培，即使其它地域也能栽培酒花，但因不符合上述条件，产量低，无法取得优质、高产酒花。二、酒花关键化学成份n 酒花化学组成中对啤酒酿造有特殊意义三大成份为，酒花精油，苦味物质和多酚。1 酒花苦味物质2 苦味物质：是提供啤酒愉快苦味物质，在酒花中关键指酸，酸及其一系列氧化、聚合产物，过去把它们统称为“软树脂”3 酒花精油：是酒花腺体另一关键成份，经蒸馏后成黄绿色油状物，是啤酒关键香气起源，尤其是它轻易挥发，是啤酒开瓶闻香关键成份。4 多酚物质：约占酒花总量48%。它们在啤酒酿造中作用为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涩味。5 酒花通常化学成份：包含有水分、总树脂、挥发油、多酚物质、糖类、果胶、氨基酸等。三、酒花品种酒花按世界市场上供给能够分为四类：A类：优质香型酒花，有捷克Saaz，德国Tettnanger，Spalter等B类：香型酒花，有德国Hallertauer、Hersbrucker等C类：没有显著特征酒花D类：苦型酒花，Northern Brewer等一、酒花贮藏n 压榨酒花，应在低温，隔绝空气，避光及有防潮方法条件下贮藏，长久保藏应在干燥条件下，并确保温度低于8。周转保藏也应在0以下。n 贮藏温度高会引发酒花油挥发、氧化，使酒花香气变差，黄绿色酒花变成红褐色，这种酒花就已经丧失酿造价值了。酒花制品n 酒花球果压榨品存在运输、贮藏和使用不方便，在麦汁煮沸时酒花树脂利用率低，在麦汁冷却和发酵、贮酒中还将深入损失，所以，酒花粉、酒花颗粒、多种酒花浸膏等酒花制品越来越受到酿造师欢迎。1.酒花粉：中国啤酒厂现在均把商品压榨酒花，在使用前用锤式粉碎机成颗粒1mm以下酒花粉。2.颗粒酒花：颗粒酒花是把酒花粉压制成直径为28mm，长约15mm短棒状，增加其密度，降低其体积，同时也降低了它比表面积，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酒花形式。3.酒花浸膏：应用有机溶剂或CO2萃取酒花有效物质，制成浓缩210倍有效物质浸膏，在煮沸或发酵贮酒中使用。世界酒花产量25%30%加工成浸膏。4.另外，国外还有多种类型酒花油、酒花精油等，用于调整啤酒香味。 第四节啤酒酿造用水n 啤酒关键生产用水包含加工水及洗涤、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，是啤酒关键原料之一，在习惯上称酿造水。洗酵母水、啤酒过滤水等也或多或少进入啤酒。n 啤酒酿造水性质，关键取决于水中溶解盐类种类和含量，水生物学纯净度及气味，它们将对啤酒酿造全过程产生很大影响。一.水源不管哪一个水源，得到是含有多种杂质天然水。中国工业界现在关键采取地表水及地下水为生产水源。1.地表水特征：直接来自雨、雪汇合，需进行复杂水处理后才能成为优良酿造水2.地下水：分为潜水、承压水和泉水，含有清洁、水温稳定、生物少、溶解无机物水质特点。一 水中无机离子对啤酒酿造影响1. 水中碳酸盐和重碳酸盐降酸作用2. 水中钙、镁离子增酸作用3. Na+、K+影响：啤酒中钾、钠关键来自于原料，其次才是酿造水4. Fe2+ 、Mn2+ 影响：关键来自于含铁土壤和岩石溶解，也可能来自于输水系统5. Pb2+ 、Sn2+、Cr6+、Zn2+ 等影响：重金属离子是酵母毒物，会使酶失活，并使啤酒浑浊6. NH4+影响：水中NH4+0.5mg/L，认为是污染水7.SO42-影响：过多会引发啤酒干苦和不愉快味道，使啤酒挥发性硫化物含量增加8.Cl-影响：对啤酒澄清和胶体稳定性相关键作用，能给予啤酒丰满酒体，爽口、柔和风味9.NO2- NO3-影响：NO2-是公认强烈致癌物质，也是酵母强烈毒素，会改变酵母遗传和发酵性状，甚至抑制发酵10. F-影响：含量太高会引发牙色斑病和不愉快气味11. SiO32- SiO2影响：高含量硅酸是酿造水有害物质12.余氯影响：是强烈氧化剂，会破坏酶活性，抑制酵母，并和麦芽中酚类结合，形成强烈氯酚臭。啤酒酿造水中应绝对避免有余氯存在。第一章麦芽制备全制麦过程大致可分为原料清选分级、浸麦、发芽、干燥、除根等过程。 第一节大麦清选和分级n 由原料大麦制成麦芽习惯称为制麦，是啤酒生产开始，麦芽制备工艺决定了啤酒类型。麦芽质量将直接影响酿造工艺和成品啤酒质量。n 制麦目标在于使大麦发芽，产生多个水解酶类，方便经过后续糖化，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需色、香和风味成份。一、大麦清选n 进厂大麦含有多种有害杂质，必需预先清选，方能投料，不然会有害于制麦工艺，直接影响麦芽质量和啤酒风味。所以，必需设有庞大筛选机械和专用厂房，并尽可能做到防尘，降低噪音。n 清选第一道工序粗选，精选是第二道工序 二、大麦分级分级是将麦粒按腹径大小不一样分为三个等级。因为麦粒大小之分实质上反应了麦粒成熟度之差异，其化学组成、蛋白质含量全部有一定差异，从而影响到麦芽质量。分级筛常和精选机结合在一起。通常有两种设备：圆筒分级筛平板分级筛精选分级大麦应分级存放，方便浸渍投料。大麦精选率：指从原大麦中选出可用于制麦精选大麦质量分数。第二节大麦浸渍n 一浸麦目标使大麦吸收充足水分，达成发芽要求在水浸同时，可充足洗涤除菌合适添加化学药品，可加速有害物质浸出二、浸麦理论及影响原因n 大麦休眠和水敏感性：n 伴随贮藏时间延长，发芽率逐步上升，低温贮藏对消除休眠比高温有利。n 水敏感性：大麦吸收水分至某一程度发芽受到抑制现象。是发芽技术性阻碍。n 大麦吸水速度：和麦粒大小直接相关，麦粒越小，吸水越快n 通风和吸氧：可促进大麦发芽，使大麦溶解良好，缩短发芽时间，提升成品率n 浸麦用水及添加剂：浸麦水必需符合饮用水标准n 浸麦度：浸渍后大麦含水率，通常为43%48% 三、浸麦关键设备浸麦槽n 设备齐全浸麦槽应配置温度调整设施。为适应近代大型化制麦生产，大型浸麦槽容量达100400t。设置CO2抽吸装置也是现在浸麦槽发展趋势之一。因为大型麦芽厂出现，浸麦槽容量日益扩大，但过大容量将造成操作和厂房结构设计困难。浸麦方法n 湿浸法：只是将大麦单纯用水浸泡，不通风供氧，只是定时换水。此法吸水慢，发芽率不高n 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发芽速度，缩短发芽时间一天以上，发芽率提升。n 喷雾浸麦法：此法比间歇浸麦法更有效，其特点是耗水量少，供氧充足，发芽速度快 第三节 大麦发芽n 浸渍后大麦达成合适浸麦度，工艺上进入发芽阶段，实际上从生理现象来说，发芽过程是从浸麦开始。此阶段多种水解酶量达成高峰，淀粉，蛋白质，半纤维素等达成合适分解。发芽过程必需正确控制水分和温度，合适通风供氧。 一、大麦和麦芽中酶类n 现已发觉大麦中酶类达数百种，而且每十二个月全部有新酶种发觉，经过发芽大麦所含酶量和种类大量增加。n 水解酶形成是大麦转变成麦芽关键所在，现介绍多个酿造啤酒过程中最关键多个水解酶：n 淀粉酶：经发芽后，在糊粉层内形成大量淀粉酶。n 淀粉酶：原大麦中存在相当数量淀粉酶，有游离态和结合态两种，大部分存在胚中。n 支链淀粉酶：是降低麦汁中支链糊精中酶，也是淀粉酶中不可却好组成部分。n 蛋白分解酶：是分解蛋白质肽键一类酶总称，可分为内肽酶和端肽酶两类。通常说蛋白酶全部是指内肽酶，蛋白酶是关系到麦芽溶解和啤酒质量关键酶类。n 半纤维素酶类：是胚乳细胞壁关键组成部分，而细胞壁在制麦过程分解是大麦胚乳分解关键内容，所以它是麦芽溶解先驱者 。一、大麦发芽过程中物质改变n 物理及表观改变：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，关键是因为酶形成系从糊粉层逐步向外扩展。n 糖类改变：最关键改变是淀粉相对分子质量有所下降，经过制麦过程可溶性糖大部分有积累，这是因为淀粉、半纤维素、及其它多糖被酶水解综合结果。n 蛋白质改变：蛋白质分解是制麦过程关键内容，部分蛋白质分解为肽和氨基酸，分解产物分泌至胚，用于合成新根芽和叶茎，所以，蛋白质有分解也有合成。n 半纤维素和麦胶物质改变：实质是细胞壁分解n 胚乳溶解：麦芽溶解是从胚乳周围开始，沿上皮层逐步向麦粒尖端发展，靠基部一端比麦粒尖端溶解较早，较完全，酶活性相对较高。n 酸度改变：发芽过程中酸度改变关键表现在酸度提升，即使酸度显著增加，但麦汁溶液PH值改变不大，这关键是因为磷酸盐缓冲作用。n 其它改变：无机盐类稍有下降；多酚物质实质上没有增减等发芽方法和设备浸渍后大麦进入正式发芽期，发芽是在专用发芽设备中进行。下面介绍多个流行设备：1萨拉丁发芽箱：是应用最早，最广泛而且至今仍然使用经典式箱式发芽设备2麦堆移动式发芽体系：是一个半连续式生产设备，若要求产量增加，可增加机台数。3劳斯曼转移箱式制麦体系：和麦堆移动式实属一个类型，全部是麦层移动，箱体分室4发芽干燥两用箱：中国起用于70年代，设置发芽和干燥两套通风装置，设于箱体两端。现在，中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。 三、影响发芽原因及其改善n 这里所述原因仅仅是指影响发芽工业条件，包含温度，水分，时间，通风等，确定工艺条件标准是必需确保麦芽质量、制麦损失小，浸出物高，能源消耗低，排污少，生产周期短等。n 温度：通常将浸麦和发芽温度合并称为浸麦温度。发芽温度有低温、高温、先低后高、先高后低多个方法。依据大麦品种和麦芽类型来确定。n 水分：浸渍度一样影响麦芽质量，通常制浅色麦芽用45%46%浸麦度，深色麦芽高达48%，原因是高浸麦度能提升淀粉和蛋白质溶解度，有利于形成色素。n 通风量：发芽前期立即通风供氧、排CO2，有利于酶形成；发芽后期应合适降低通风量n 发芽周期：取决于其它条件配合，若发芽温度低，则必需合适延长发芽时间。它直接影响发芽设备和浸麦槽周转率和设备台数。n 赤霉酸GA3和溴酸应用：可缩短制麦周期n 浸麦水中加碱：可溶出谷皮中部分多酚物质还有杀菌功效。第四节 绿麦芽干燥n 发芽完成绿麦芽不能贮藏也不能糖化，必需经过干燥终止酶作用，除去生青味，产生特定麦芽色香味，最终除根入仓存放数周，方能进入糖化。 一、干燥过程物质改变1 水分下降：前期排潮关键排除游离水分，速度较快，当水分降至10%以下，必需注意，排潮阶段不能升温过急，不然易产生玻璃质粒。2 酶改变：酶对温度抵御力，和麦芽含水量直接相关，故干燥前期必需用低温，立即排潮，后期逐步升温。3糖类改变：干燥前期，多种淀粉水解酶继续催化淀粉水解，糊精和低分子糖有所增加。4蛋白质改变：干燥早期蛋白质继续分解；5类黑素形成：是还原糖和氨基酸或简单含氮物在较高温下相互作用形成氨基糖，是麦芽关键风味物质，对麦芽色香味起决定作用6二甲基硫形成：二甲基硫是70年代以来引发重视啤酒风味物质，它是影响啤酒风味不良成份，在发芽时产生。7 N亚硝化二甲胺形成：N亚硝化二甲胺是公认致癌物质，在麦芽制备过程有微量形成，因为它很稳定，以至残留于啤酒中8浸出物改变：麦芽经过干燥，浸出物稍有损失，干燥温度越高，浸出物越低一 干燥设备及工艺n 麦芽干燥多用间接式加热，但也有用直火加热。n 双层水平式干燥炉：中国较普遍n 双（三）层干燥炉工艺条件n 单层高效干燥炉：结构简单，操作方便，生产规模可大可小，现已在全国推广n 发芽干燥两用箱工艺：两用箱操作温度和其它干燥炉类似，但时间却延长了10h以上n 多种干燥炉耗能和生产能力比较：按热能消耗和生产能力比较，以单层高效炉最优越n 干燥炉节能问题：在节能方法中，以排出热风热能回收最受重视，而且在新建麦芽厂时得到应用n 干燥麦芽除根：因为麦根带有不良苦味，而且吸湿性强，所以，麦芽必需立即除根，然后入库贮藏第五节麦芽质量评定n 大家经过测定麦芽一些性能，预示或指导后续工艺及控制啤酒质量，从而对麦芽质量作出正确评定一 感官特征优质浅色麦芽具淡黄色而含有光泽感，劣质麦芽外观发暗，有霉味及酸味二 物理检验1 切断试验：取麦芽样品200粒，检验胚乳情况，玻璃质粒越少越好2 叶芽长度：越均匀越好三、 化学检验n 水分：中国浅色麦芽出炉水分小于5%n 无水浸出物：因品质而异，通常为7280%n 糖化时间：代表麦芽水解酶活力强弱n 麦汁滤速和透明度：溶解良好麦芽其协定法麦汁速度快，麦汁清n 色度：正常浅色麦芽色度为2.54.5EBC单位n 细胞溶解度：现在国际上较通用方法是测定麦芽粗细粉浸出物差值。n 蛋白溶解度：库尔巴哈提出测定协定法麦汁可溶性氮和总氮之百分比能够表示出蛋白质溶解度。n 淀粉酶和糖化力：采取美国ASBC方法测定第六节特种麦芽n 供特种啤酒用麦芽称为特种麦芽一 焦糖麦芽其制备标准是将成品浅色干麦芽或半成品绿麦芽在高水分下，经过60-75糖化处理，最终以110-150高温焙焦，使糖类焦化二 黑麦芽：常见于生产浓色和黑色啤酒，以增加啤酒色度和焦香味三 类黑素麦芽：有较强缓冲能力四 乳酸麦芽：用于改善偏碱性糖化用水五 其它麦芽1 小麦麦芽：含有较高淀粉酶，制成麦芽后起糖化力可达成300400WK单位2 小米芽：缺大麦地域会用小米发芽制造一个不透明啤酒n 高粱芽：含有小米一样缺点，不过高粱粒稍大，制麦操作较方便