啤酒的生产

9.2啤酒的生产啤酒是以优质大麦芽为主要原料，啤酒花为香料，经过制麦芽、糖化、发酵等工序制成的富含营养物质和二氧化碳的酿造酒。啤酒深受消费者欢迎，消费面广，消费量大，是世界上产量最大的酒种。一、起源及历史起源于9000年前的中东和古埃及地区，后跨越地中海，传入欧洲。19世纪末，传入亚洲。现除伊斯兰国由于宗教原因不生产和饮用酒外，啤酒生产几乎遍及世界各地。现啤酒生产总量排名前三甲的是——中国、美国、德国。二、啤酒的分类成品啤酒按杀菌与否可分为生啤酒熟啤酒纯生啤酒按麦汁浓度分低浓度啤酒：麦汁浓度7%~8%中浓度啤酒：麦汁浓度11%~12%高浓度啤酒：麦汁浓度14%~20%按所使用的啤酒酵母分上面发酵啤酒下面发酵啤酒按包装容器分瓶装啤酒罐装啤酒桶装啤酒按色泽分黄色啤酒深色啤酒淡黄色啤酒金黄色啤酒棕黄色啤酒浓色啤酒黑色啤酒三、啤酒生产工艺流程分为：制麦芽、制麦汁、发酵、后处理9.2.1原辅料及生产用水啤酒生产的原料主要是大麦、酒花和水，辅料有大米、玉米、小麦、高粱等谷类和淀粉等。一、原料1、大麦(1)选择大麦作为生产啤酒的主要原料的原因①种植面广，发芽力强，价格较便宜②含各种水解酶类和丰富的可浸出物③大麦的谷皮是很好的麦汁过滤介质④大麦是非人类食用主粮（2）大麦的贮藏新收获的大麦种皮透气性和透水性差，水分含量高，有休眠期，发芽率低，经贮藏后，由于受外界温度、湿度、氧气等的影响，改变了种皮性能，提高了大麦的发芽率。一般需6-8周的时间才能达到应有的发芽率。（3）大麦的形态大麦主要由胚、胚乳、谷皮三部分组成。（4）大麦的化学成分水分、碳水化合物、纤维素、半纤维素、麦胶物质、蛋白质、脂肪、磷酸盐、无机盐、维生素、酚类物质。2、酒花为桑科植物啤酒花的雌花序。啤酒花，又名：蛇麻草。多年生缠绕草本。雌雄异株；雄花细小；雌花每两朵生于一苞片腋部。（1）酒花作用①赋予啤酒香味和爽口苦味②提高啤酒泡沫的持久性和稳定性③促进蛋白质沉淀，有利于啤酒澄清④有抑菌作用，能增强麦汁和啤酒的防腐力。（2）酒花的化学成分酒花的化学成分非常复杂，对啤酒酿造有特殊意义的三大部分为：苦味物质、酒花精油、多酚物质。①苦味物质：提供啤酒愉快苦味的物质，在酒花中主要指α—酸、β—酸及其一系列氧化、聚合产物。α-酸和β-酸性质和作用（1）啤酒酿造上以α-酸衡量酒花的酿造价值。（2）α-酸具有苦味和防腐力。α-酸及其同系物在弱减溶液易异构化生成异α-酸等异构物，具有强烈的苦味，啤酒的苦味主要来自异α-酸。（3）酒花中α-酸含量不稳定，极易氧化造成损失，酒花与麦汁共沸时间过长时，转化成无苦味或苦味不正常的衍生物。（4）酒花中β-酸含量一般为3-6%，本身不影响啤酒的苦味，但其氧化物在麦汁和啤酒具有较高的溶解度，具有细致而强烈的苦味力。②酒花精油酒花油是酒花中挥发油的总称，具有芳香味，是啤酒香气的重要来源。酒花油成分复杂，有200种以上成分。酒花油在贮藏期中很大一部分变成其氧化物。酒花中含0.5－2.0%的酒花油。酒花油是啤酒酒花香味的主要来源。③多酚物质酒花含有4-10%的多酚物质。低分子多酚能赋予啤酒一定的醇厚性；氧化了的高分子多酚会导致啤酒风味生硬粗糙，色泽加深。多酚具有还原性和氧化性，它可使啤酒中的一些物质避免氧化。多酚物质在麦汁煮沸时有沉淀蛋白质的作用，使麦汁澄清。（3）酒花制品为了提高酒花苦味和香味物质的利用效果，解决运输、贮藏和使用方便等问题，已有多种酒花制品问世，占世界全部酒花产量的80%以上。酒花粉颗粒酒花酒花浸膏异构化酒花浸膏精制酒花油（4）酒花的贮藏新收酒花含水量达75%~80%，用人工干燥的方法使酒花梗脱落，此时含水量降至6%~8%。为了防止花片碎裂，再经人工回潮吸湿至水分10%左右，然后压榨包装，贮藏在0℃的干燥处。3、水二、辅料（1）可以提高麦汁收得率，降低成本。（2）在麦芽质量波动的情况下，通过合理调整麦芽与辅料的比例，可使麦汁和啤酒的质量保持一致。（3）以糖类或糖浆为辅料，可以节省糖化设备容量，调整麦汁中糖与非糖的比例，以调整啤酒的发酵度。（4）可以降低麦汁中蛋白质含量和易氧化的多酚物质含量，从而降低啤酒色度，改善啤酒风味和非生物稳定性。谷类辅料的常用的比例一般在20-30%；糖类辅料用量一般为10%左右；糖浆添加量一般为20~30%；在使用酶制剂的情况下（外加酶糖化），辅料用量可高达70-80%。我国普遍使用大米作为辅料，欧美国家则普遍使用玉米作为辅料。9.2.2啤酒酵母及其扩大培养1.啤酒酵母根据酵母在啤酒发酵液中的性状，可将它们分为下面啤酒酵母和上面啤酒酵母两种。2.啤酒酵母的扩大培养逐级扩大10倍，最大20倍，培养温度25～20℃，逐级降低。传统的啤酒酵母扩大培养的过程如图所示：9.2.3啤酒生产工艺流程啤酒生产工艺分为制麦芽、糖化、发酵、后处理四大主要工序。其工艺流程如图一、制麦芽制麦：大麦在人工控制的外界条件下发芽和干燥的过程，即为麦芽制备。制麦目的制麦工艺流程生产方法1、制麦的目的（1）使麦粒生成大量的水解酶，并使麦粒中一部分非活化酶得到活化和增长。（2）使淀粉和蛋白质达到适度溶解（3）产生干麦芽特有的色、香、味2、制麦的工艺流程3、制麦的方法（1）大麦的清选分级大麦的清选：将各种杂质如石块、尘埃、谷芒、铁屑、半粒、非大麦谷粒等除去。大麦的分级：按颗粒大小分类，为浸麦均匀、发芽整齐创造条件；颗粒整齐的麦芽，粉碎后能获得粗细均匀的麦芽。（2）大麦的贮藏新收获的大麦，水分高，有休眠期，需经一段后熟期，才能使用，一般需6－8周，才能达到应有的发芽力。①贮藏于1～5℃，缩短后熟期，提早发芽。②用80～170℃热空气将大麦处理30～40s，改善种皮的通透性。③用高锰酸钾、甲醛、草酸及赤酶素等处理可打破种子的休眠。（3）大麦的浸渍浸麦的目的：使大麦吸水和吸氧、洗涤除尘、除杂以及除微生物。浸麦时加入NaCO3、NaOH等化学药物，可以加速酚类、谷皮酸等麦皮中有害物质的浸出。酿造用麦芽，要求胚乳充分溶解，含水必须达到43%－48%。浸麦方法：浸水断水交替法、快速浸麦法、浸喷法。（4）大麦的发芽1.发芽目的激活一些非活性的酶；同时产生大量的新酶。2.发芽条件温度：低温生长缓慢，呼吸作用较弱，生长均匀，消耗少，得率高，酶的最终活力较高。如含蛋白质高，低温发芽不宜溶解。氧气：发芽前期及时通风供氧、排出CO2，有利于酶的形成。后期适当减少通风量，维持CO2含量，既可以抑制麦芽发育，减少制麦损失，也有利于麦芽溶解。水分：43%－48%（5）绿麦芽的干燥A干燥的目的（1）停止绿麦芽的生长和酶的分解作用；（2）除去多量的水分，防止麦芽腐败变质，便于贮藏；（3）使麦根干燥，便于脱落除去；（4）除去绿麦芽的生腥气味，增加麦芽的色、香味。B干燥时的物质变化（1）水分下降（2）酶的变化蛋白酶在干燥阶段有增有减，但总趋势下降。（3）糖类的变化干燥前期在高水分和40℃低温的情况下，淀粉酶继续催化淀粉水解，糊精和低分子糖有所增加。当水分降至15%以下温度继续上升时，淀粉水解趋于停止。干燥过程中糖被酶分解为低分子物质，有利于降低麦汁粘度，改进过滤性能。（4）蛋白质的变化干燥初期蛋白质继续分解，低分子氮略有增加，但由于类黑素的形成，干燥麦芽的可溶性氮有所下降。干燥前后总氮不变，但组成成分有变（5）类黑素的形成类黑素是还原糖与氨基酸或简单含氮物在较高温下相互作用形成的氨基糖。干燥温度达80－90℃时，反应加速，100－110℃时反应加强。以相对分子量最低的糖和含氮物作用速度最快。此反应麦芽煮沸过程仍继续进行（6）麦芽除根根芽吸湿性强，贮藏时容易吸水而腐烂；根芽有不良苦味，如带入啤酒，将破坏啤酒口味；根芽易使啤酒改变色泽。（7）磨光麦芽经过磨光，以除去麦芽表面的水锈或灰尘，保证麦粒的外表美观、口味纯正、收得率高。（8）麦芽的贮藏麦芽贮藏一般最短1个月，最长半年。（1）蛋白质活力提高，增进含氮物质的溶解；（2）增高麦芽的酸度，有利于糖化；（3）淀粉酶活力提高，提高了麦芽的糖化力；（4）麦芽贮藏吸水后，麦皮失去原来的脆度，粉碎时破而不碎，有利麦汁过滤。引起的结果：麦芽的可溶性浸出物有所增高；啤酒的胶体稳定性得到改进。二、麦汁制备（糖化）麦汁制备过程俗称糖化。即将麦芽粉碎与温水混合，借助麦芽自身的各种水解酶，将淀粉和蛋白质等高分子物质进一步分解成可溶性小分子，如糖类、糊精、氨基酸、酯、肽等，制成麦芽汁。麦汁加酒花煮沸，冷却，自然沉淀或离心后，即可用于发酵。▲工艺流程▲制备方法1、麦汁制备工艺流程俗称三锅两槽流程2、原辅料的粉碎粉碎：可溶性物质容易浸出，有利于酶的作用粉碎程度：过细则增加麦皮中有害物质的溶解，也会增加麦汁过滤的难度；过粗则影响麦芽有效成分的利用，降低麦汁浸出率。对麦芽粉碎度的要求：谷皮破而不碎；胚乳部分较细为好，对溶解不良的麦芽应更细些，便于酶的作用。细粉比例过大影响麦汁过滤。3、糖化方法（1）煮出糖化法兼用生化作用和物理作用进行糖化的方法，其特点是将糖化醪液的一部分，分批加热至沸点，然后与其余未煮沸的醪液混合，使全部醪液温度分阶段升高到不同酶分解所要求的温度，最后达到糖化终了温度。根据部分醪液煮沸的次数，分为一次、二次和三次煮出糖化法，以及快速糖化法等。多用来制造下面发酵的啤酒。（2）浸出糖化法：是纯粹利用酶的作用进行糖化的方法。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。浸出糖化法的醪液没有煮沸阶段。浸出糖化法需要溶解良好的麦芽，多利用此法制造上面发酵啤酒。（3）双醪糖化法（复式糖化方法）：在使用辅助原料生产厂多采用此方法，其特点为将麦芽和辅料分别在糖化锅和糊化锅进行处理，然后兑醪，兑醪后按煮出法操作进行，称为双醪煮出糖化法。4、糖化时的主要物质变化淀粉分解蛋白质分解半纤维素分解磷酸盐的分解类黑精的生成锌和多酚物质5、麦汁的过滤糖化结束后，应在最短的时间内，将麦汁（溶于水的浸出物）与麦糟（不溶性的物质）分离，得到澄清的麦汁，获得良好的浸出物收得率。以麦糟为滤层，利用过滤方法提取的麦汁，称为第一麦汁或过滤麦汁；第一麦汁过滤后，利用热水洗出残留在麦糟中的麦汁，称为第二麦汁或洗涤麦汁。麦汁过滤的方法过滤槽法、压滤机法、快速渗出槽法汉德麦汁压滤机6、麦汁煮沸与添加酒花（1）麦汁煮沸的目的与作用酶的钝化：稳定麦汁中可发酵性糖和糊精的比例，以保持麦汁组分和发酵的一致性；破坏全部酶和麦汁杀菌促进蛋白质变性：以提高啤酒的稳定性蒸发水分：使麦汁浓缩到要求的浓度酒花成分的浸出排除麦汁中特异的杂臭气味(2)麦芽汁与酒花在煮沸过程中的变化蛋白质凝固酒花成分溶出麦汁颜色变化煮沸时还原物质的形成（3）酒花添加方法多采取分2－4次添加香型、苦型并用：先加苦花，以得到较高的利用率，后加香花，以提高酒花香味。在使用同类酒花时：先加陈酒花，后加新酒花。在煮终前5－10分钟添加最后一批香花或质量较好的酒花，主要是萃取酒花油，增加酒花香。7、麦汁处理1.麦芽汁热凝固物的去除：旋涡沉淀槽2.麦芽汁冷却：薄板冷却器3.去除冷凝固物（自然沉降法、硅藻土过滤机等）4.冷麦汁冲氧：8mg/L即可三、发酵我国传统的下面发酵法，使用下面发酵酵母，进行低温而较长时间的主发酵，再经贮酒罐中低温长时间的后发酵，酿制成风味柔和、泡沫细腻、保质期较长的啤酒。1.主发酵又称前发酵，为发酵的主要阶段。加酒花后的澄清麦汁冷却至6.5～8℃时，接种酵母后，主发酵开始，酵母对以麦芽糖为主的麦芽汁进行发酵，消耗了大部分可发酵性糖和可同化性氮，产生乙醇和CO2，一般需6～8天。主发酵期根据发酵表面现象可分为：酵母增殖期、低泡期、高泡期、落泡期、泡盖形成期2、后发酵后酵又称贮酒或啤酒后熟。后发酵的目的：完成残糖的最后发酵，增加啤酒的稳定性；饱充CO2，充分沉淀蛋白质，澄清酒液；消除双乙酰、醛类及H2S等嫩酒味，促进成熟；尽可能处于还原状态，降低氧含量。啤酒的发酵机理1.发酵过程各种物质变化（1）糖的