9啤酒生产工艺

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1.啤酒的起源世界最早的啤酒:时间:4千余年前发明人:苏美尔人饮用方法:麦杆中国最早的啤酒(醴):时间:四、五千年前中国近代啤酒从欧洲传入第四章啤酒生产工艺2、什么是啤酒•啤酒是以麦芽为主要原料,添加酒花,经酵母发酵酿制而成的,是一种含二氧化碳、起泡、低酒精度的饮料酒。•a、一种低酒精度的饮料,每100g啤酒中仅含酒精3-5g,一般不超过8g;•b、含有一定量的二氧化碳,可以形成洁白细腻的泡沫;•c、有特殊的啤酒花清香和适口的苦味;•d、有较高的营养价值,即有较高的发热量和含有丰富的营养成分。•啤酒具有以下特点:啤酒与其他发酵酒的主要不同点:•a、使用的原料不同,啤酒以大麦芽和啤酒花为主要原料;•b、使用的酿造方式和酵母菌种不同。啤酒有特殊的或专用的酿造方法,发酵用的酵母菌适经纯粹分离和专门培养的啤酒酵母菌种;•c、啤酒的生产周期不固定,可根据品种、工艺和设备条件而变化,短的仅14天,长的可达40天以上。3、啤酒的功效解渴提神助消化利尿减肥防病适量饮用•a、不同原麦汁浓度的啤酒:8-18°P•b、不同色泽的啤酒:浅色啤酒、深色啤酒、黑啤酒等•c、不同工艺条件的啤酒:如冰啤酒、干啤酒、纯生啤酒等5、啤酒的分类美国将啤酒按酒精含量分①无醇啤酒酒精含量低于0.5%②低酒精度啤酒酒精含量低于2.5%③淡爽啤酒酒精含量低于2.5~3%④普通啤酒酒精含量低于3.5~4%⑤高酒精度啤酒酒精含量低于4~5.5%⑥特殊类型啤酒新型啤酒一啤酒概述啤酒分类•鲜啤酒(生啤酒)未经过巴氏灭菌•熟啤酒经过巴氏灭菌•纯生啤酒啤酒发酵成熟后,经过过滤,以物理过滤法去除啤酒中蛋白质、菌体等物质的方法替巴氏灭菌代•干啤酒以麦芽为主要原料,其它淀粉质原料或糖类及酒花为辅料,制成的原麦汁浓度约10%、发酵度达72%以上,成品色泽浅、苦味轻、口味淡爽、低糖低热量的新型啤酒。冰啤酒•冰啤酒是一种将原啤酒进行有限度的冰晶化处理,并进一步强化冷混浊物去除而得的、质量更为优良的新型啤酒•一般是将嫩啤酒经过有限度的冰晶化处理后,在2.2℃下储存数天,再趁冷进行精滤,不去除啤酒中的小冰晶啤酒酿造四元素:麦芽、啤酒花、酵母、水。二、啤酒酿造-原料2-1大麦为什么啤酒用大麦作为主要原料?为什么大麦发芽后才能用于做啤酒?大麦的化学组成:(1)淀粉大麦的主要贮藏物,存于胚乳细胞内,淀粉颗粒中大约含97%的化学纯淀粉,0.05-0.15%的含氮化合物,0.2-0.7%的无机盐,0.6%的高级脂肪酸。(2)纤维素、半纤维素和麦胶物质构成大麦胚乳细胞壁的主要物质,在大麦发芽过程中合成的纤维素酶、半纤维素酶、β-葡萄糖酶及其它酶类将细胞壁破解后,其它水解酶类方能进入细胞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制麦和酿造工艺及啤酒质量。(4)多酚类物质约占其干重的0.1-0.3%,这些多酚类物质对啤酒质量和口味的影响目前没有形成统一认识。辅助原料•传统啤酒发酵采用100%麦芽(德国)•中国采用大米(碎米),用量25-50%降低成本减少蛋白质含量改善麦芽汁浸出物组成,不容易浑浊改善啤酒风味使之柔软、色淡优点2-2啤酒花啤酒生产为什么要使用啤酒花?酒花素有什么功效?啤酒花•始于德国,属桑科、律草属,多年生曼生攀援草本植物•其名较多,如蛇麻花、忽布花等•雌雄异味,生产上主要用雌花•主要成分酒花树脂、酒花油、多酚物质赋予啤酒特有的香味和爽口的苦味增进啤酒的泡沫性和稳定性与麦汁共沸时促进蛋白质凝固防腐能力啤酒花作用2-3酵母——啤酒之魂啤酒酵母从何而来?为什么酵母被称为“啤酒之魂”?可发酵糖氨基酸氧矿物质维生素麦汁主要的啤酒酵母菌•有两种:顶酵母和底酵母。用显微镜看时,顶酵母呈现的卵形稍比底酵母明显。顶酵母名称的得来是由于发酵过程中,酵母上升至啤酒表面并能够在顶部撇取。底酵母则一直存在于啤酒内,在发酵结束后并最终沉淀在发酵桶底部。•顶酵母产生淡色啤酒,烈性黑啤酒,苦啤酒。•底酵母产出贮藏啤酒和Pilsner。2-4水——啤酒的血液为什么说水是啤酒的血液?啤酒发酵用水指糖化用水和洗涤麦糟用水,这两部分直接参与工艺反应,为麦汁和啤酒的组成部分。如水中存在重酸钙、镁盐会引起麦芽醪酸度降低改变糖化醪的pH影响酶的最适宜作用条件收得率降低约1-3%并引起酒花变味,变得粗啤酒原料粉碎麦汁制备(糖化)麦汁处理啤酒发酵啤酒的澄清(过滤)啤酒的包装三、啤酒酿造工艺-流程麦芽制造大麦制成麦芽是啤酒生产的开始,制造麦芽的目的主要有√使大麦生成各种酶,如酯酶、淀粉酶、半纤维素分解酶等√使大麦粒中的淀粉、蛋白质等物质在酶作用下,达到适度溶解√通过麦芽的焙燥除去麦芽中多余的水分和生腥味二、麦芽汁制备•麦芽汁制备过程也称糖化过程•将麦芽粉碎与水混合,借助麦芽自身的多种水解酶,将淀粉和蛋白质等高分子物质进一步分解成可溶性低分子糖类、糊精、氨基酸、肽等,即糖化过程•由此制出的浸出物即为麦芽汁•麦汁制备过程:麦芽、大米等原料由投料口或立仓经斗式提升机、螺旋输送机等输送到糖化楼顶部,经过去石、除铁、定量、粉碎后,进入糊化锅、糖化锅糖化分解成醪液,经过滤槽/压滤机过滤,然后加入酒花煮沸,去热凝固物,冷却分离①工艺流程水糊化→糖化→麦芽→粉碎→麦芽粉→大米→粉碎→大米粉→酒花过滤→煮沸→澄清→冷却→定型麦芽汁麦糟麦汁制造是将固态麦芽、非发芽谷物、酒花用水调制加工成澄清透明的麦芽汁的过程。②原料处理•为了提高浸出率,原料和辅料必须进行粉碎•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。•麦芽原料的粉碎要求做到皮壳破而不碎,且胚乳尽可能的细,从而避免由于皮壳过细造成的过滤困难。对于像大米、玉米等辅助原料则要求越细越好。③糊化及糖化•糊化即是辅料在50℃的料液中,其淀粉颗粒吸水膨胀,表层胶质溶解,内部的淀粉分子脱离膨胀的表层进入水中,再升温至70℃左右成糊状物,为下一步进行糖化反应作必要的准备。糖化时的主要物质变化a)非发芽谷物中淀粉的糊化和液化•糊化:淀粉受热吸水膨胀,从细胞壁中释放,破坏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,如继续加热或受到淀粉酶的水解,使淀粉长链断裂成短链状,粘度迅速降低的过程b)淀粉的糖化:•指辅料的糊化醪和麦芽中淀粉受到麦芽中淀粉酶的分解,形成低聚糊精和以麦芽糖为主的可发酵性糖的全过程。•(1)淀粉糖化的要求:糖化时,淀粉受到麦芽中淀粉酶的催化水解,液化和糖化同时进行•(2)糖化过程中的淀粉酶:啤酒酿造中淀粉的分解全部依赖于淀粉酶的酶促水解反应c)糖化过程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,麦芽的糖化过程可以起到调整麦汁组分的作用。(1)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;而其中氨基酸过少,则酵母增殖困难,最后导致发酵困难(2)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%(3)麦芽中蛋白酶及其性质:麦芽糖化时,起催化水解作用的蛋白酶类主要是内切肽酶和羧基肽酶(4)糖化过程中麦芽蛋白质水解的控制:糖化过程中麦芽蛋白质分解的深度和广度远远不如制麦芽时深刻④麦芽醪过滤•定义:糖化过程结束时,已经基本完成了麦芽和辅料中高分子物质的分解,萃取。必须在最短时间内把麦汁和麦糟分离的过程。•方法:过滤槽法、压滤机法、快速过滤法等。趁热过滤(70~80℃),回流5~10min。第一麦汁:用过滤方法提取糖化料中的麦汁。第二麦汁或洗涤麦汁。⑤麦汁的煮沸和酒花添加经过滤后清亮的麦汁,还需要煮沸。•蒸发掉多余水分,浓缩到规定浓度;•破坏全部酶系,保证在以后酿造过程中麦汁组分的一致性,稳定麦汁成分;•使热凝固物析出,避免啤酒浑浊;•杀死麦汁中的杂菌;•浸出酒花中的有效成分;•排除麦汁中特异的臭味。⑥澄清及冷却•麦芽汁经过煮沸后,含有一定量的酒花糟和产生一系列的热凝固物,后者对啤酒发酵过程与啤酒的非生物学稳定性有很大的危害。•一般啤酒企业采用回旋沉淀法和自然沉淀法除去。•麦汁冷却的目的,主要是使麦汁达到主发酵最适宜的温度6~8℃,同时使大量的冷凝固物析出•另外,为了满足酵母在主发酵初期繁殖的需要,要充入一定量的无菌空气,溶解氧浓度应达6~10mg/L,此时的麦汁我们叫它定型麦汁•麦汁冷却设备通常采用薄板冷却器。三、发酵工序•根据酵母在啤酒发酵液中的性状,可将它们分成两大类:上面啤酒酵母和下面啤酒酵母。•上面啤酒酵母(Saccharomycescerevisiae)在发酵时,酵母细胞随CO2浮在发酵液面上,发酵终了形成酵母泡盖,即使长时间放置,酵母也很少下沉。•下面啤酒酵母(Saccharomycescarlsbergensis)在发酵时,酵母悬浮在发酵液内,在发酵终了时酵母细胞很快凝聚成块并沉积在发酵罐底。卡尔斯伯酵母(Sac.carlsbergensis)----因丹麦卡尔斯伯(Carlsberg)地方而得名,是啤酒酿造业中的典型底面酵母。1883年,Carlsberg实验室分离出世界上第一个的单细胞酵母菌。自此以后这种啤酒酵母被称作CarlsbergensisA.啤酒酵母能发酵葡萄糖、麦芽糖、蔗糖•上面啤酒酵母和下面啤酒酵母,两者在细胞形态、对棉子糖发酵能力、凝聚性以及啤酒发酵温度等方面有明显差异。国内啤酒厂一般都使用下面啤酒酵母生产啤酒。•当培养组分和培养条件改变时,两种酵母各自的特性也会发生变化。•用于生产上的啤酒酵母,种类繁多。不同的菌株,在形态和生理特性上不一样,在形成双乙酰高峰值和双乙酰还原速度上都有明显差别,造成啤酒风味各异。啤酒酵母的凝絮性是重要的生产特性,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。发酵初期酵母是分散的,达到某发酵度,发酵减弱后,酵母开始形成并不紧密的絮状沉淀,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。我国传统啤酒生产常用凝聚性菌株,发酵后便于收集酵母,啤酒过滤快B.啤酒发酵机理•啤酒是依赖于纯种啤酒酵母,对麦汁某些组分进行一系列的代谢过程,产生酒精等各种风味物质,构成有独特风味的饮料酒。•糖类的发酵•啤酒酵母的可发酵性糖和发酵顺序是:•葡萄糖>果糖>蔗糖>麦芽糖>麦芽三糖•麦汁含氮物质的转化•啤酒发酵初期,接种啤酒酵母必须通过吸收麦汁中的含氮化合物,用于合成酵母细胞蛋白质、核酸和其他含氮化合物,繁殖细胞啤酒中风味物质的发酵代谢啤酒麦汁只有通过发酵产生一系列的代谢产物,才能构成啤酒特有的香味和口味。1.高级醇:是酒类中最主要的风味物质之一2.挥发酯:是啤酒香味的主要来源之一,也是主要风味物质,啤酒中应该含有适量的挥发酯,才能使啤酒香味丰满协调3.连二酮类(VDK):是挥发性的、有强烈刺激性的化合物,它是多种香味物质的前驱物质,是黄油、奶酪等乳制品的主要香味物质,也是白酒等蒸馏酒的重要香味物质•斜面试管↓•富氏瓶容器容积麦汁装量10ml,25~27℃,2~3d↓•巴氏瓶0.5~1L,0.25~0.5L,25℃2d↓•卡氏罐10~20L5~10L,15~20℃3~5d↓•汉生罐200~300L200~300L10~13℃1.5~2d↓•种子罐↓•发酵罐•菌种室每级扩大1:10~20,汉生罐以后1:5左右。C.啤酒酵母的扩大培养流程•D.发酵工艺•啤酒发酵是采用变温发酵,发酵温度是指主发酵阶段的最高发酵温度。近代啤酒类型崇尚淡爽,因此,比较喜欢采用较高温度发酵•在啤酒发酵过程中,酵母在厌氧环境中经过糖酵解途径(EMP)将葡萄糖降解成丙酮酸,然后脱羧生成乙醛,后者在乙醇脱氢酶催化下还原成乙醇。在整个啤酒发酵过程中,酵母利用葡萄糖除了产生乙醇和CO2外,还生成乳酸、醋酸、柠檬酸、苹果酸和琥珀酸等有机酸,同时有机酸和低级醇进一步聚合成酯类物质;•经过麦芽中所含的蛋白质降解酶将蛋白质降解成胨、肽后,酵母菌自身含有的氧化还原酶继续将低含氮化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