实验六自酿啤酒

实验六、自酿啤酒一、实验原理•啤酒是以麦芽为主要原料先制成麦汁，添加酒花，再用啤酒酵母发酵而制成的一种酿造酒。啤酒生产过程主要分为：麦芽制造（制麦）、麦汁制备（糖化）、发酵、灌装四个部分。啤酒工业化生产可采用传统发酵槽工艺或大型露天发酵罐发酵。小型啤酒酿造设备常用于宾馆饭店和啤酒吧等鲜啤酒的制造。啤酒酿造要把握好以下主要技术问题：啤酒酵母菌株的选择、大麦发芽、麦汁的组分、酵母接种量和接种技术、起酵温度和发酵温度、发酵设备和酵母在发酵中的流态、发酵（或双乙酰还原）条件选择、酵母分离时间和方法、贮酒条件和时间、发酵中压力或CO2的浓度、啤酒过滤方法以及灌装杀菌等。可见啤酒的生产过程比较复杂，涉及和应用到微生物学、生物化学、酶学、化工原理、机械设备和发酵工艺等方面的理论和技术。二、实验目的•通过啤酒的酿造实验，熟悉和掌握啤酒生产工艺过程，包括麦汁制备、酵母活化培养、啤酒发酵控制的措施和方法；熟悉和掌握啤酒酿造的原理、设备及操作。三、实验材料和设备•1.实验材料•大麦或麦芽、大米、啤酒酵母、淀粉酶、麦芽汁琼脂培养基、麦芽汁液体培养基等。•2.实验仪器和设备•温度计、糖度计、台秤、天平、生化培养箱、麦汁煮沸罐、过滤机、灌装压盖机、啤酒瓶、皇冠盖等。四、实验内容•根据实验条件可以选择不同的实验内容和重点。可以从麦芽制造开始到成品啤酒，也可以从麦汁制备（糖化）开始；可以生产熟啤酒或酿造鲜啤酒。啤酒生产的全过程如下：•原料大麦→粗选→精选→分级→大麦→称量贮藏→浸麦→湿大麦→发芽→绿麦芽→干燥→除根→干麦芽→贮藏→成品麦芽→粉粹→麦芽粉→（大米粉→糊化→对醪）→糖化→保温→过滤→（加酒花）煮沸→冷却→（加啤酒酵母）发酵→贮酒→过滤→杀菌→罐装→成品下面从麦汁制备开始简述实验方法。•1.麦芽汁的制备（俗称糖化）•准确称取麦芽粉280g，倒入糖化锅，加54℃热水990mL，搅拌混匀，于50～52℃保温60～90min。准确称取大米粉130g，倒入糊化锅，加入50℃的热水630mL，并加入α-淀粉酶（6U/g大米粉），搅拌均匀，于80～85℃保温30～40min。将糊化锅中的缪液升温至100℃，迅速倒入糖化锅中，混匀，于68℃保温60～90min。其间用碘液进行检查，直至糖化完全。将糖化完全的缪液（糖化缪）升温至78℃后，倒入过滤槽，静置10min后进行过滤、洗槽处理。将过滤和洗槽得到的麦芽汁合并，加入0.12%的酒花，煮沸90min。酒花亦可分次加入，目前国内啤酒生产厂家通常分三次或四次加入酒花，例如，第一次是在通麦汁初煮沸时，加入酒花用量的五分之一，第二次是在煮沸40min后，加入酒花用量的五分之二，第三次在煮沸终了前10min，加入剩下的五分之二。煮沸结束后，用糖度计测定麦芽汁浓度，并加入热水使之合乎要求（啤酒成品的酒度）。降温，经分离出酒花的麦芽汁从95～98℃急速冷却至适合于发酵的温度6～8℃。麦汁冷却后增加了麦汁中的溶解氧，有利于酵母生长繁殖。2.低温发酵法生产啤酒的操作步骤•①发酵罐的清洗和灭菌处理。用2%氢氧化钠冲洗锥形发酵罐，然后以清水冲洗至pH7，用2%的甲醛溶液浸泡2h以上，再以清水冲洗至无甲醛味。使用前用75%乙醇（或80℃热水）灭菌。将麦芽汁冷却后装入发酵罐，接好冷却设备，对啤酒酵母进行扩大培养。•②斜面试管→试管培养→三角瓶扩大培养。加入0.8%泥状酵母，接种温度9～10℃，进行低温发酵。发酵过程要严格控制发酵温度，及时观察啤酒产气情况，避免造成杂菌污染而出现异常发酵。发酵时间一般为15～20天。主发酵时间为7～8天，发酵温度最高不超过15℃，最好以发酵温度6～9℃为宜，发酵终了温度为4℃。后期期间采用“先高后低”的温度控制原则，3℃保持1.5天左右，然后至1.5℃1天，贮0～1℃，时间5～7天左右。3.过滤、杀菌、包装•将贮好的啤酒经过过滤装置进行过滤，得到澄清透明的酒体。再进行巴氏杀菌，最后进行罐装成为成品。4.产品评定•对啤酒成品进行感官评定、理化指标和卫生指标方面评定。感官评定包括外观、色泽、香气、滋味。理化指标包括原麦汁含量（%）、总酸、糖度、色度、pH、氨基酸含量等。卫生指标包括细菌总数、大肠杆菌数、致病菌等。五.问题讨论•1.糖化过程中麦芽中各种酶的作用是什么？•2.菌种扩大过程中为什么要慢慢扩大，培养温度为什么要逐级下降？•3.麦芽粉碎程度会对过滤产生怎样的影响？•4.如何应用酵母菌的生理特性指导啤酒酿造？附属实验项目•实验一、酵母扩培•实验二、麦芽质量指标的测定•实验三、啤酒中双乙酰含量的测定实验一、酵母扩培实验1.平板分离培养法(稀释分离法)平板分离培养法啤酒纯种酵母的分离培养方法2.划线分离培养法1,2,3,4—分别表示第1,2,3,4次划线区3.林德奈氏单细胞分离培养法林德奈氏小滴培养法啤酒酵母的实验室扩培◇酵母扩培过程◇扩培工序分段◇工序分段原因斜面试管（原菌种）→富氏瓶或试管培养→巴氏瓶或三角瓶培养→卡氏罐培养→汉生罐培养→酵母扩大培养罐→酵母繁殖罐→发酵罐以上从斜面试管到卡氏罐培养为实验室扩大培养阶段；汉生罐以后为生产现场扩大培养阶段麦汁量大时，送输很困难，不能再在实验室进行酵母扩培。因此，需要在车间的酵母扩培设备中继续进行扩大培养。运输设备——卡氏罐扩培容器容积与接种麦汁量容器代号(mL)1(mL)2(mL)3(mL)容器体积无菌麦汁量接种量总量105-510050555100050055555注意事项酵母繁殖分几次进行，把处于高泡阶段的培养液倒入大约10倍的容器中。为保证酵母良好快速的生长繁殖，一般扩培倍数不超过10倍。实验室扩大培养的技术要求（1）一切培养用具必须彻底刷洗干净，塞好棉塞，干热灭菌，灭菌温度170℃左右；（2）培养用的培养基，应使用现场加酒花的麦汁，加热煮沸并加蛋白澄清，利用蒸汽间歇灭菌后，在25℃保温箱中贮存2～3天，证明无污染后，方可使用；（3）每次扩大稀释倍数约10倍以下；实验室扩大培养的技术要求（4）每次移植接种后，要镜检酵母细胞的发育情况；（5）随着每阶段的扩大培养，培养温度逐步降低，以适应现场发酵情况；（6）每个扩大培养阶段，均应做平行培养：试管4～5只，巴氏瓶2～3个，卡氏罐2个，选择优者进行扩大培养。一种简易的酵母扩培方法◇试管→小三角瓶→4×5L大三角瓶→200L金属带盖容器→在小发酵池中增殖和发酵（进入生产）◇采用这种方式进行扩培，人们很方便地就可以将酵母培养液扩大化至3～5吨◇从试管到三角瓶的酵母培养要使用无菌麦汁，之后的培养过程则全部使用生产麦汁实验二麦芽质量指标的测定一、目的与要求•1.通过对麦芽主要质量指标的测定，以达到综合应用各种分析方法的目的，综合训练食品分析的基本技能，掌握食品分析的基本原理和方法。•2.根据实验任务学会选择正确的分析方法以及学会合理安排实验的顺序和实验时间。•3.正确应用“直接干燥法”、“碘量法”、凯氏定氮法、“茚三酮比色法”及“折光法”、“密度法”等基本技术，学会正确分析实验影响因素。二、实验原理及相关知识（一）实验任务•麦芽是麦芽厂和啤酒厂麦芽车间的产品，同时又是酿造啤酒的主要原料，麦芽的质量直接影响啤酒的质量。而麦芽质量的好坏主要由水分、糖化力，蛋白质含量、蛋白溶解度、及α-氨基氮等指标决定，本实验根据麦芽的主要质量指标，要求分析下列项目：•1.麦芽水分含量；•2.麦芽渗出率；•3.麦芽糖化力；•4.麦芽蛋白质含量；•5.麦芽蛋白溶解度；•6.麦芽α-氨基氮含量；（二）实验原理及相关知识1.麦芽水分含量•麦芽水分是麦芽质量控制指标之一，水分大，会影响麦芽的浸出率，质量要求麦芽使用时水分＜5%。常用直接干燥法，其原理是：在一定的温度（95～105℃）和压力（常压）下，将样品放在烘箱中加热干燥，除去蒸发的水分，干燥前后的质量之差即为样品的水分含量。•2.麦芽渗出率•麦芽渗出率与大麦品种，气候和生长条件、制麦方法有关，质量要求优良麦芽无水浸出率为76%以上，常用方法有密度瓶法、折光法，可根据麦芽汁相对密度查得的麦芽汁中浸出物的质量百分数，计算渗出率，或根据麦芽汁折光锤度（质量百分数）直接初算渗出率。•3.麦芽糖化力•麦芽糖化力是指麦芽中淀粉酶水解淀粉成为含有醛基的单糖或双糖的能力。它是麦芽质量的主要指标之一，质量要求良好的淡色麦芽糖化力为250WK以上，次品为150WK以下。麦芽糖化力的测定常用碘量法，其原理是麦芽中淀粉酶解成含有自由醛基的单糖或双糖后，醛糖在碱性碘液中定量氧化为相反的羧酸，剩余的碘酸化后，以淀粉作指示剂，用硫代硫酸钠滴定，同时做空白试验，从而计算麦芽糖化力。•4.麦芽蛋白质（总氮）含量•麦芽蛋白质一般为8%～11%（干物质），常用微量凯氏定氮法。•5.麦芽蛋白溶解度（氮溶指数）•麦芽蛋白溶解度是用协定法麦芽汁的可溶性氮与总氮之比的百分率，比值愈大，说明蛋白质分解愈完全。麦芽质量要求蛋白溶解度＞41%为优；38～41%为良好；35～38%为满意；＜35%为一般。常用凯氏定氮法，分别用麦芽粉样和协定法麦芽汁样与浓硫酸和催化剂共同加热消化，使蛋白质分解，产生的氨与硫酸结合生成硫酸铵，留在消化液中，然后加碱蒸馏使氮游离，用硼酸吸收后，再用盐酸标准溶液滴定，根据标准酸的消耗量可计算出麦芽总氮和可溶性氮。•6.麦芽α—氨基氮含量•麦芽α—氨基氮含量是极为重要的质量指标。部颁标准规定良好的麦芽每100克无水麦芽含α—氨基酸毫克数为135～150。大于150为优，小于120为不佳。在啤酒行业中常有茚三酮比色法和EBC2，4，6一三硝基苯磺酸测定法（简称TNBS法），推荐茚三酮比色法：茚三酮为一氧化剂，它能使α—氨基酸脱羧氧化，生成CO2、氨和比原来氨基酸少一个碳原子的醛，还原茚三酮再与氨和未还原茚三酮反应，生成蓝紫色缩合物，产生的颜色深浅与游离α—氨基氮含量成正比，在波长570nm处有最大的吸收值，可用比色法测定。•（三）实验方案设计提示•1.根据样品测定项目设计实验方案。•2.选择样品提取和预处理方法，及根据误差的要求和实际需要选择恰当的天平仪器和玻璃量具。•3.方案设计时可以参考相关知识，或其他资料。•4.请根据实验任务以及实验室提供的仪器和试剂合理安排实验实施方案。•三、仪器与试剂•（一）实验室提供下列仪器和试剂•1.仪器：•（1）鼓风恒温干燥箱；•（2）各种分析天平；•（3）干燥器；•（4）称量皿；•（5）凯氏消化装置；•（6）改良式凯氏定氮蒸馏器；•（7）恒温水浴锅及电动搅拌器；•（8）搪瓷杯或硬质烧杯；•1、垫•2、支架•3、凯氏烧瓶•4、电炉•（9）分光光度计；（10）阿贝折光仪、密度计。•（1）测蛋白质各种试剂•（2）测糖化力试剂：•①硫代硫酸钠标准溶液：（0.1mol/L）•称12.5gNa2S2O3·5H2O于250mL烧杯中，用新煮沸且已放冷的蒸馏水溶解后，移入500mL棕色瓶中，加入0.1gNa2CO3，用上述蒸馏水稀释至500mL，摇匀，放暗处7～14天后，按GB601配制与标定。•②PH4.3乙酸一乙酸钠缓冲溶液；•称取30g分析纯乙酸用蒸馏水稀释至1000mL，另称取34g分析纯乙酸钠（CH3COONa·3H20）溶于蒸馏水中并稀释至500mL。将两溶液混合，其PH为4.3±0.1。•③氢氧化钠溶液（1mol/L）：称取40g氢氧化钠，用水溶解至1000mL。•④硫酸溶液（1mol/L）：量取28ml浓硫酸，缓缓倒入适量水中并衡释至1000mL，冷却，摇匀。•⑤碘溶液（0.1mol/L）：称取13g碘及35g碘化钾，溶于100mL水中并稀至1000mL，摇匀，保存于棕色具塞瓶中。•⑥可溶性淀粉（分析纯）•（3）测α—氨基酸试剂：•①茚三酮显色剂：称取100g磷酸氢二钠（Na2HPO4·12H2O）、60g磷酸二氢钾（KH2PO4）、50g水合茚三酮和3g果糖，用水溶解后稀释至1000mL，（此溶液在低温下用棕色瓶子可保存2周，PH应为6.6～6.8）。•②碘酸钾稀释液：称取2g碘酸钾溶于600mL水中，再加入95%乙醇400mL，混匀。•③甘氨酸标准溶液：准确称取干燥的甘