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啤酒工艺---啤酒原料第二章原辅料和生产用水§2-1大麦§2-1、大麦•大麦是啤酒生产的主要原料，生产中是先将大麦制成麦芽，再用来酿造啤酒。•分类：根据大麦籽粒生长的形态，可分为六棱大麦、四棱大麦和二棱大麦。其中二棱大麦的麦穗上只有两行籽粒，籽粒皮薄、大小均匀、饱满整齐，淀粉含量较高，蛋白质含量适当，是啤酒生产的最好原料。分类•1．六棱大麦籽粒不整齐，蛋白质含量↑，淀粉含量↓；酶活力↑，尤适于辅料用量增加的情况，但浸出率较低，麦芽溶解度不太稳定。•2．四棱大麦六棱大麦的变种。•3．二棱大麦籽粒整齐，蛋白质↓含量，淀粉含量↑，浸出率高，溶解度较好，是酿造啤酒的最好原料。大麦麦粒结构•胚:①大麦的最主要部分。②大麦的生命力部分，发芽时产生各种酶类。•2．胚乳：①胚的营养仓库，主要成分为淀粉和脂肪。②是一切生化反应的场所。•3．皮层：①皮壳、果皮、种皮组成。②果皮外表的蜡质层对赤霉酸和氧不透性，与休眠有关。③种皮半透性④皮壳有害成分多，麦汁过滤时作为过滤层。(一)、大麦的化学成分及其在酿造上的作用•1.淀粉•2.蛋白质•3.纤维素•4.半纤维素和麦胶物质1.淀粉•淀粉是大麦中主要的化学成分，贮藏在胚乳细胞中。•大麦的淀粉含量占其干物质的58％～65％。大麦中的淀粉颗粒可分为大颗粒(直径10～25μm)和小颗粒(直径2～5μm)两种。大麦中蛋白质含量越高，小颗粒淀粉的数量越多。大麦淀粉中，直链淀粉一般占大麦淀粉含量的17％～24％直链淀粉结构2.蛋白质•大麦中蛋白质含量的高低，对大麦发芽、糖化、发酵以及成品酒的泡沫、风味、稳定性都有很大影响。•啤酒酿造用大麦一般要求蛋白质含量为9%～12%。•近年来，由于淀粉质辅料使用比例增加，利用蛋白质含量较高的大麦酿制啤酒也成为现实。2.蛋白质•大麦中蛋白质的类型–(1)麦白蛋白溶于水、稀盐溶液和酸碱溶液，52℃开始凝固析出，等电点pH4.6～5.8，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，不溶于水，等电点pH4.9～5.7，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，是啤酒混浊的主要原因之一。–(3)醇溶蛋白不溶于水、盐溶液和无水酒精，溶于体积分数50％～90％的酒精溶液和酸碱溶液，等电点pH6.5，约占大麦蛋白质的36％，醇溶蛋白可分为α、β、γ、δ、ε五组，其中δ、ε组是造成啤酒冷混浊和氧化混浊的主要成分。–(4)谷蛋白不溶于中性盐和纯水，溶于稀碱溶液，占大麦蛋白质的29％，谷蛋白和醇溶蛋白是构成麦糟蛋白质的主要成分。3.纤维素•纤维素约占大麦干物质质量的3.5％～7.0％。纤维素在啤酒酿造中不参于代谢作用。4.半纤维素和麦胶物质•半纤维素和麦胶物质占麦粒干物质的10％～11％，是胚乳细胞壁的构成物，也存在于谷皮中。•半纤维素不溶于水而溶于稀碱溶液。谷皮中的半纤维素主要是戊聚糖及少量的β-葡聚糖和糖醛酸；胚乳中的半纤维素主要含β-葡聚糖及少量戊聚糖。麦胶物质在成分组成上与胚乳中的半纤维素无甚差别，只是相对分子质量较半纤维低，易溶于水。•半纤维素和麦胶物质中的β-葡聚糖的水溶液粘度极高。发芽过程中，溶解良好的麦芽，β-葡聚糖已大部分分解；溶解不良的麦芽，β-葡聚糖分解不完全，由此制出的麦汁粘度高，不利于麦汁过滤，还会造成啤酒口味不爽的感觉。β-葡聚糖也是引起啤酒混浊的成分之一。4.大麦酚类物质•多酚类物质主要存在于皮壳中，其含量占大麦干物质的0.1％～0.3％。大麦中的酚类物质含量虽少，但对啤酒的色泽、泡沫、风味和稳定性影响很大。•酚类物质包括小分子酚(如香草酸或香豆素等)、较大分子酚(如花色苷、儿茶酸等)。较大分子酚经过缩合和氧化后，具有单宁性质，易和蛋白质起交联作用而沉淀出来。（四）、酿造用大麦的质量要求•1.外观–麦粒有光泽，呈纯淡黄色，有新鲜麦草香味，籽粒饱满，均匀整齐，皮薄，有细密纹道。•2.物理检验(1)千粒重35～45g。(2)麦粒均匀度腹径2.5mm以上麦粒占85％的为一级大麦，腹径2.2～2.5mm的为二级大麦，一级大麦、二级大麦均可作为酿酒原料用。腹径2.2mm以下的为次大麦，不可用作酿酒。(3)胚乳状态胚乳断面为粉白色的粉质粒，淀粉含量高，吸水性好，易于分解。胚乳断面呈玻璃状或半玻璃状的，吸水性差，淀粉不易分解。(4)发芽力和发芽率发芽力是指3天内发芽的百分数，要求不低于90％。发芽率是指5天内发芽的百分数，要求不低于95％。（四）、酿造用大麦的质量要求•3.化学检验(1)水分含量要求大麦水分含量在13％以下，否则难以贮存。(2)浸出物质量分数一般要求为72％～80％(绝干物质计)以上，与淀粉质量分数相差约14.7％。(3)蛋白质质量分数一般要求9％～12％(绝干物质计)，辅料用量多时可达13.5％。大麦的质量标准参照GB／T7416-2000的要求。§2-2、辅助原料(一)、使用辅助原料的目的与要求①以价廉而富含淀粉的谷物为麦芽辅助原料，可降低原料成本和吨酒粮耗；②使用糖类或糖浆为辅料，可以节省糖化设备的容量，同时可以调节麦汁中糖的比例，提高啤酒发酵度；③使用辅助原料，可以降低麦汁中蛋白质和多酚类物质的含量，降低啤酒色度，改善啤酒风味和非生物稳定性；④使用部分辅助原料(如小麦)可以增加啤酒中糖蛋白的含量，改进啤酒的泡沫性能。原则上凡富含淀粉的谷物都可以作为辅料，但添加辅料后不应造成过滤困难，不影响酵母的发酵和产品卫生指标，不能带入异味，不影响啤酒的风味。谷类辅助原料用量一般控制在10％～50％之间，常用的比例为30％～50％；糖类或糖浆辅助原料用量为10％左右。(二)、常用辅助原料的种类与酿造特性•1.大米大米是最常用的辅助原料。添加大米的啤酒，色泽浅、口味清爽、泡沫细腻、酒花香味突出、非生物性好。大米淀粉含量高，蛋白质、多酚类物质、脂肪含量较麦芽低。化学成分：水分1l％～13％，淀粉76％～85％，浸出物90％～95％，蛋白质6％～11％，脂肪0.2％～1.0％。国内一般添加量为25％～50％。大米用量过大时，会造成麦汁α-氨基氮含量过低，影响酵母的繁殖和发酵。2.玉米•玉米脂肪含量高，脂肪主要集中在胚中，所以一般先去胚，再用于啤酒生产。脂肪进入啤酒会影响啤酒的泡沫性能，同时脂肪容易氧化，会引起啤酒风味变坏。所以生产中要使用新鲜的玉米。•黄玉米（未脱胚）的化学成分为：水分11.8％～13.5％，淀粉68.l％～72.5％，浸出物(无水)80.7％～85.3％，蛋白质10.5％～1l％，脂肪5.8％～6.3％，粗纤维2.5％～3％，灰分1.5％～3.2％。低脂玉米用量为30％～35％。3.小麦•小麦作辅料的特点：啤酒泡沫性能好；花色苷含量低，有利于啤酒非生物稳定性，且风味也较好；麦汁中可同化性氮含量高，发酵速度快，啤酒最终pH较低；小麦富含α-淀粉酶和β-淀粉酶，有利于快速糖化。小麦(或小麦芽)用量一般为20％左右。4.大麦•未发芽大麦含有较多的β-葡聚糖，故一般用量不要超过15％～20％。如添加含淀粉酶、肽酶和β-葡聚糖酶的复合酶制剂，大麦用量可达30％～40％。•大麦在糖化前，应先用碱溶液浸泡，以除去花色苷、色素和硅酸盐等有害物质，用清水洗至中性，再采用湿法粉碎。5.淀粉•优点淀粉纯度高、杂质少，粘度低，无残渣，可以生产高浓度啤酒、高发酵度啤酒，麦芽汁过滤容易，啤酒风味和非生物稳定性能满足实际要求。6.糖类或淀粉水解糖浆•为调节麦芽汁中糖的比例，提高发酵度，可以在煮沸锅中直接添加糖类(蔗糖、葡萄糖)或淀粉水解糖浆(大麦糖浆、玉米糖浆等)。•糖类缺乏含氮物质，为了保证酵母的营养，添加量一般为10％左右。糖浆的添加量可稍高，为30％左右。生产深色啤酒时也可添加部分焦糖，以调节啤酒色．§2-3、酒花和酒花制品•啤酒花简称酒花。•啤酒生产中使用酒花的目的：利用其苦味、香味、防腐力和澄清麦汁的能力。酒花(一)、酒花的主要有效成分及其在酿造上的作用•有效成分：酒花油、酒花苦味物质多酚类物质1.酒花油酒花中含有0.5％～2.0％的酒花油。其组成成分很复杂。酒花油溶解度极小，易于挥发，容易氧化。酒花油的主要成分是萜烯类碳氢化合物、含氧化合物和微量的含硫化合物等。酒花油不易溶于水和麦汁，大部分酒花油在麦汁煮沸或热、冷凝固物分离过程中被分离出去。尽管酒花油在啤酒中保存下来的很少，但却是啤酒中酒花香味的主要来源。2.酒花苦味物质•啤酒的苦味和防腐能力主要是由酒花中的苦味物质α-酸和β-酸提供的。•α-酸又称葎草酮本身具有苦味和防腐能力，在弱碱溶液中易异构化转变成异α-酸(异构化率可为40％～60％)。异α-酸在麦汁中的溶解度比α-酸大得多，具有强烈的苦味，防腐能力也高于α-酸，是啤酒苦味的主要来源。•β-酸又称蛇麻酮溶解度小，苦味和防腐能力不如α-酸，β-酸有一定的抑制革兰氏阳性菌和阴性菌的能力。•α-酸和β-酸容易氧化转变成软树脂和硬树脂，硬树脂在啤酒酿造中无任何价值。3.酒花多酚类物质•酒花中含有4％～10％的多酚类物质，主要是花色苷、花青素和单宁等，其中花色苷占80％。•酒花中的多酚含量比大麦中多酚含量要高得多，是影响啤酒风味和引起啤酒混浊的主要成分。•酒花中的多酚在麦汁煮沸时有沉淀蛋白质的作用，但这种沉淀作用在麦汁冷却、发酵、甚至过滤装瓶后仍在继续进行，从而会导致啤酒混浊。•因此酒花多酚对啤酒既有有利的一面，也有不利的一面，需要在生产中很好地控制。(二)、酒花制品的种类及其使用方法新鲜酒花干燥后制成的全酒花，具有不易保管、不便运输、有效成分利用率不高等缺陷。而酒花制品则普遍受到欢迎。•常用酒花制品颗粒酒花、酒花浸膏、酒花油等。•优点1.颗粒酒花•颗粒酒花是把粉碎后的酒花压制成颗粒，密闭冲惰性气体保藏的酒花制品。具有体积小，不易氧化，运输、使用控制和保管都比较方便的优点。2.酒花浸膏•酒花浸膏是利用萃取剂将酒花中α-酸多量萃取出的树脂浸膏，是以α-酸为主体成分的酒花制品。酒花浸膏的主要优点是提高了α-酸的利用率。按萃取剂的不同可分为有机溶剂(乙醚、石油醚、乙醇等)萃取浸膏和C02萃取浸膏。3.异构化酒花浸膏•酒花先通过异构化再进行CO2萃取制成异α-酸浸膏。•异α-酸浸膏应和颗粒酒花、酒花浸膏等配合使用，可以在发酵后或滤酒前添加，添加量根据产品苦味要求确定。•二氧化碳萃取还可以制备多种其他浸膏，如还原异构化浸膏、四氢异构化浸膏等。4.β-酸酒花油•在二氧化碳萃取制备α-酸浸膏的废液中，存在大量的β-酸和酒花油。在适当的条件下进行萃取，可获得一种含20％左右的酒花油和70％β-酸及其衍生物、α-酸、多酚物质含量极少的固体树脂浸膏，即β-酸酒花油。•β-酸酒花油替代麦汁煮沸中最后一次添加的酒花，可提供新鲜的酒花香气，添加的数量可通过试验确定。§2-4酿造用水•啤酒酿造用水是指糖化用水、洗糟用水、啤酒稀释用水。可以使用地表水和地下水，其水质必须符合酿造用水质量要求。一、酿造用水质量要求（见P44.表1-5-3）通常，软水适于酿造淡色啤酒，碳酸盐含量高的硬水适于酿制浓色啤酒。淡色啤酒用水要求为：①无色，无臭，透明，无浮游物，味纯正，无生物污染；②硬度低；③铁、锰含量低（含量高对啤酒的色、味有害，而且能引起喷涌现象）；④不含亚硝酸盐。酿造用水质量要求表3-1酿造用水质量要求项目单位理想要求最高极限超过极限时引起的缺点1.色2.透明度3.味4.总溶解盐类5.pH值6.有机物（高锰酸钾耗氧量）7.碳酸盐硬度非碳酸盐硬度总硬度8.铁盐（以Fe计）锰盐（以Mn计）9.氨态氮（以N计）10.硝酸根态氮（以N计）亚硝酸根态氮（以N计）11.氯化物（Cl―计）12.硅酸盐（SiO2计）13.细菌总数大肠杆菌和八叠球菌mg/Lmg/Lmmol/Lmmol/Lmmol/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/L无色透明，无沉淀20℃，50℃无异味，无异臭150～2006.8～7.20～30～0.710.71～1.780.71～2.500.3以