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酒精与啤酒工艺学吉林农业大学生命科学学院2014.03主讲：胡可心第一章：绪论第一节：课程的目的和任务第二节：酒精的用途及其在国民经济中的地位第三节:酒精生产技术发展第四节:我国生产酒精的规格及生产工艺流程第五节：目前酒精生产存在的主要问题及对策第六节：啤酒概述第一章：绪论第一节：课程的目的和任务：任务：酒精发酵的机理生产工艺的理论和各种生产工艺流程明确工艺对设备结构的要求目的：能够根据原料的特点及工厂的实际情况选取合理的工艺流程和工艺条件；能够发现和解决常规酒精生产中的技术问题，维持生产的正常运转；应初步具有进行酒精工厂的工艺设计能力。第二节：酒精的用途及其在国民经济中的地位：1、食品工业：白酒、果酒、葡萄酒、药酒食用醋等2、化工产品：合成橡胶、聚氯乙烯、聚苯乙烯等3、医药行业:医药工业、医疗事业，配制、提取医药制剂和消毒等。4、农业:从农业获得原料，制农药、下脚料作肥料等第三节:酒精生产技术发展12世纪有报道酒精可作燃料和溶剂18世纪无水乙醇的生产方法出现了19世纪末才开始了真正的酒精工业生产二次世界大战,发酵法生产酒精才达到了高峰我国现代酒精工业发展历史：1907年德国人在哈尔滨建立了第一个酒精厂1920年福建建立了一个酒精厂1922年,山东建立了一个酒精厂1935年上海建立了酒精厂.解放前我国总产量不及万吨,淀粉利用率达60%左右80年代我国酒精技术才上了一个新台阶第四节:我国生产酒精的规格及生产工艺流程一、我国生产酒精的规格优级、一级、二级、三级、四级工业酒精规格二、发酵法酒精生产工艺流程1.淀粉质原料酒精生产工艺流程原料、预处理、蒸煮、糖化、发酵、蒸馏2.糖质原料酒精生产工艺流程糖蜜、预处理、发酵、蒸馏3.纤维质原料酒精生产工艺流程纤维原料、预处理、水解、水解液处理、发酵、蒸馏第五节：目前酒精生产存在的主要问题及对策问题：1.成本过高2.能耗过大3.受土地和水源的限制4.酒糟处理问题5.酒精发酵强度问题对策：1.原料问题2.在节能方面3.发酵强度可达100G/L。H（2G/L。H）4.选育菌种方面。5.酒糟处理第六节：啤酒概述一、啤酒发展简史大约起源于古代的巴比伦：公元前四千年，古巴比伦人已经通过大麦、小麦和花蜜制造出16种不同类型的啤酒。最原始的啤酒出自于居住在两河流域的苏美尔人之手，距今至少有9000年的历史自公元前3000年后，人们已经能够在啤酒酿造过程中添加苦味来赋予啤酒以不同的特征和记录。1837年，在丹麦的哥本哈根城里诞生了世界上第一个工业化生产瓶装啤酒的工厂，啤酒从此进入了工业化生产。1900年俄国在哈尔滨建立1903年英德在青岛建厂2000t/年1904年在哈尔滨建东北三省啤酒厂1910年在上海建厂1920年山东烟台（烟台啤酒厂前身）1934年广州啤酒厂1935年沈阳啤酒厂1941年北京啤酒厂二、啤酒工业现状及发展趋势1、60年代发展十分快，1972年第九届世界营养食品会议，推荐为营养食品。60年到80年20年之间，世界产量翻了一番。2.80年代以后，世界速度慢了，主要是西欧，北美、大洋洲受新的酒种及饮料的冲击.3、我国发展较快，以1993年年增长率达23-30%.解放前，88年全国有813家，90年代后，96年是589家。90年692。2万吨。1980年68。8万吨，1993年1225万吨。4、其发展趋势是大型化、自动化，工艺上缩短生产周期。三、啤酒的定义及分类传统说法啤酒是以麦芽（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、并经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%）的各类熟鲜啤酒。但在德国则禁止使用辅料，所以典型的德国啤酒，只利用大麦芽、啤酒花、酵母和水酿制而成。小麦啤酒则是以小麦为主要原料酿制而成的。广义说法啤酒是以发芽的大麦或小麦为原料，有时添加生大麦或其它谷物，利用酶工程制取谷物提取液，加入啤酒花进行煮沸，并添加酵母发酵而制成的一种含有二氧化碳、低酒精度的饮料。（一）、按生产方式分类1.鲜啤酒不经巴氏杀菌的啤酒称为鲜啤酒，也称为生啤酒。2.熟啤酒经巴氏杀菌的啤酒称为熟啤酒，也称杀菌啤酒。这类啤酒可瓶装或罐装。3.纯生啤酒（二）按产品浓度分类1.高浓度啤酒生产啤酒的原麦汁浓度为13-22%酒精3.6-5.5％。2.中浓度啤酒生产啤酒的原麦汁浓度为9%～12%，酒精2.5-3.5％。3.低浓度啤酒生产啤酒的原麦汁浓度低于8%，酒精0.8-2.2％。（三）按啤酒的色泽分类1.淡色啤酒淡色啤酒的色泽呈淡黄或金黄色，酒精含量为3.3%～3.8%。2.浓色啤酒浓色啤酒的色泽呈红褐色或红棕色，酒精含量为4%～5%。这类啤酒麦芽香味突出，回味醇厚，苦味较轻。3.黑色啤酒黑色啤酒的色泽多呈红褐色乃至黑褐色，酒精含量多为5%以上。这类啤酒麦芽香味突出，回味醇厚，泡沫细腻，苦味则根据产品类型有较大的区别。4.白啤酒小麦芽为原料生产的啤酒（四）按酵母性质分类1.上面发酵啤酒上面酵母是指在发酵结束时酵母浮在发酵液上面的一类酵母。用这类酵母发酵生产的啤酒叫上面发酵啤酒。2.下面发酵啤酒下面酵母是指发酵结束时酵母凝聚沉于器底，形成紧密层的一类酵母。用这类酵母发酵生产的啤酒叫下面发酵啤酒。我国绝大多数啤酒属这类啤酒。（五）按包装容器分1）瓶装啤酒640ml350ml330ml2）听装啤酒355ml500ml3）桶装啤酒20L30L50L（六）按啤酒使用原料分1）加辅料啤酒2）全麦芽啤酒3）小麦啤酒（七）其它分类1.低（无）醇啤酒2.干啤酒3.冰啤酒4.头道麦芽汁啤酒5.果味啤酒6.暖啤酒7.混浊啤酒（加活酵母或特殊风味的胶体物质）8.绿啤酒（螺旋藻提取物）四、啤酒的营养价值酒精3.5-4.0%、甘油0.2-0.3%、浸出物4-5%（80%是碳水化合物、8-10%是含氮物质、3-4%是矿物质、还有高级醇、等）五、啤酒生产工艺流程大麦、制麦、麦芽、粉碎、糖化、糊化、过滤、煮沸、洒花分离、前发酵、后发酵、过滤、罐装。1粉碎：按工艺要求，使用专用粉碎机进行粉碎。2糊化：淀粉颗粒在一定的温度下吸水膨胀而破裂，淀粉分子溶出，呈胶体状态分布于水中，形成糊状物的过程叫糊化。3糖化：是淀粉通过淀粉水解酶的作用，转化为糖的过程。4麦汁过滤：将混有麦皮等物质的混浊糖化醪进行过滤，得到澄清的麦芽汁。5麦汁煮沸：将澄清麦芽汁加入啤酒花进行煮沸。6回旋沉淀：去除热凝固物。7发酵：麦汁中可发酵性糖经啤酒酵母的发酵作用，生成酒精和二氧化碳，实现了由糖（麦芽汁）转变为酒的过程。8过滤：去除酒中的少量悬浮物（残余酵母、蛋白质凝固物等），得到澄清、透明的啤酒。9灌装：将澄清、透明的啤酒装入容器中。第二章：原料、水和辅助原料第一节：酒精生产的原料第二节：淀粉质原料第三节糖质原料第四节纤维质原料第五节其它原料第六节水第七节辅助原料第八节：啤酒酿造原料第二章：原料、水和辅助原料第一节：酒精生产的原料一、原料的定义凡是含有可发酵性糖或可变为可发酵性糖的物料，都可以作为酒精生产的原料。二、原料选择的原则1、原料资源丰富2、原料产地就近3、原料可发酵性物质多，蛋白质适中、杂质少、最好干燥4、尽可能采用非粮食作为原料三、常用的原料种类1、淀粉质原料：2、糖质原料：3、纤维素原料4、其它原料四、常用原料的化学组成1、碳水化合物2、蛋白质3、脂肪4、灰分5、果胶质6、其它有害成分第二节：淀粉质原料一、薯类原料1、甘薯2、马铃薯二、谷物原料1、玉米2、高梁3、其它谷物原料Cncnc-micro第三节糖质原料糖蜜、甘蔗、甜菜、甜高梁第四节纤维质原料（略）第五节其它原料（略）亚硫酸盐废液、乳清、甘薯淀粉渣和马铃薯淀粉渣第六节水1：120要求弱酸性条件第七节辅助原料一、辅助原料1、麸皮2、米糠二、辅助材料1、酵母培养和糖化剂制备所需营养盐2、无水酒精制备用的脱水剂3、酸类4、洗涤剂和消毒剂5、消泡剂：油酸、菜油、油脚等第八节：啤酒酿造原料一、大麦大麦属于禾本科植物，可供食用、饲料用和酿造啤酒用。生产中是先将大麦制成麦芽，再用来酿造啤酒。（一）分类1．六棱大麦蛋白质含量↑，淀粉含量↓。近年来随着辅料用量增加，已注意六棱大麦的应用，它可制成含酶丰富的麦芽。2．四棱大麦实际也是六棱大麦.3．二棱大麦是六棱大麦的变种。蛋白质含量↓，淀粉含量↑，浸出率↑，溶解度较好，是酿造啤酒的最好原料六棱大麦四棱大麦二棱大麦（二）大麦麦粒结构1—麦芒2—谷皮3—果皮和种皮4—腹沟5—糊粉层6—胚乳7—细胞层8—胚根9—胚芽10—盾状体11—上皮层A—腹部B—背部（三）大麦的化学组成及其在酿造中的作用大麦的化学组成随品种以及自然条件等不同在一定范围内波动，主要成分是淀粉，其次是纤维素以及蛋白质、脂肪等。大麦中一般含干物质80%～88%，水分12%～20%。典型二棱大麦的化学成分成分名称含水物无水物水分12－淀粉5663蛋白质910脂肪2.52.8纤维素4.34.8无机盐2.62.9多缩戊糖89其他无氮物质5.66.2根据收获季节的气候情况，大麦的水分含量波动11%～20%之间，但进厂大麦的水分不宜太高，水分高于12%的大麦在贮藏中易发霉、腐烂，不仅贮藏损失大，而且会严重影响大麦的发芽力和大麦质量。新收获的大麦含水常高达20%，必须经过曝晒，或人工干燥，使水分降至12%左右，方能进仓贮藏。1.水分淀粉是最重要的碳水化合物，是大麦中主要的化学成分，贮藏在胚乳细胞中。大麦淀粉含量约占总干物质质量的58%～65%，贮藏在胚乳细胞内。大麦淀粉含量愈多，大麦的可浸出物也愈多，制备麦汁时收得率也愈高。2.淀粉直链淀粉占17%～24%，支链淀粉占76%～83%。（1）直链淀粉和支链淀粉淀粉不溶于冷水，只有在加热的条件下才能溶解。直链淀粉溶于温水后水溶液为淀粉胶，不成糊状，50-60℃长时间静置会重新沉淀，沉淀后不易被淀粉酶作用；支链淀粉难溶于温水，在水中加热溶解后呈黏滞糊状，不易沉淀。淀粉颗粒吸水后开始膨胀，体积增大，质量增加。当温度升至60-80℃时，颗粒体积已膨胀到50-100倍，此时，各分子之间的联系削弱，使淀粉颗粒之间分开，直至淀粉颗粒完全崩解，此现象在工艺上称为淀粉糊化。（2）淀粉的糊化直链淀粉遇碘液时，碘从螺旋中间通过，与直链淀粉之间形成吸附化合物而显蓝色，；支链淀粉遇碘时，碘不能通过α-l，6键结合的分支点，其末端基只有20余个葡萄糖基在外部与碘结合，故呈红色到紫红色反应。（3）淀粉与碘呈色反应直链淀粉在β-淀粉酶的作用下，几乎全部转化为麦芽糖。β-淀粉酶作用于支链淀粉时，除生成麦芽糖和葡萄糖外，尚生成大量糊精及异麦芽糖。糊精是淀粉水解不完全的产物，其结构与淀粉相似，只是相对分子质量较小而已。直链淀粉分子结构较松，支链淀粉则较紧，故前者易溶解。（4）淀粉的酶解3.蛋白质大麦中的蛋白质含量及类型直接影响大麦的发芽力、酵母营养、啤酒风味啤酒的泡持性、非生物稳定性适口性等。啤酒酿造用大麦一般要求蛋白质含量为9％～12％蛋白质含量过高：相应淀粉含量会降低，最后影响到原料的收得率，更重要的是会形成玻璃质的硬麦；发芽过于迅速，温度不易控制，制成的麦芽会因溶解不足而使浸出物收得率降低，也会引起啤酒的混浊；蛋白质含量高易导致啤酒中杂醇油含量高。蛋白质含量过少：会使制成的麦汁对酵母营养缺乏，引起发酵缓慢，造成啤酒泡持性差，口味淡薄等。在大麦中往往蛋白质含量过高，所以在制造麦芽时通常是寻找低蛋白质含量的大麦品种。近年来，由于辅料比例增加，利用蛋白质质量分数在11.5%～13.5%的大麦制成高糖化力的麦芽也受到重视。大麦中的蛋白质按其在不同的溶液中溶解性及其沉淀度区分为四大类：(1)清蛋白：溶于水、稀盐溶液和酸碱溶液，约占大麦蛋白质的3％～4％。(2)球蛋白：溶于稀盐溶液和酸碱溶液，约占大麦蛋白质的31％，球蛋白90℃左右开始凝固，球蛋白可分为α、β、γ、δ四个组分，其中β-球蛋白等电点为pH4.9，在麦汁制备过程中不能完全析出沉淀，是