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啤酒工艺学主讲代春华本课程要讲解的主要内容有：第一章绪论第二章原料第三章麦芽制备第四章麦芽汁制备第五章啤酒发酵第六章啤酒工厂三废治理和副产物利用第一章绪论第一节酒和酒度凡含有酒精（乙醇）的饮料和饮品，均称为“酒”。酒饮料中酒精的百分含量称做“酒度”。酒度有三种表示方法：（1）以体积分数表示酒度：即每100mL酒中含有纯酒精的毫升数。（白酒、黄酒、葡萄酒）（2）以质量分数表示酒度：即每100g酒中含有纯酒精的克数。（啤酒）（3）标准酒度：欧美各国常用标准酒精度表示蒸馏酒的酒度。古代把蒸馏酒泼在火药上，能点燃火药的最低酒精度为100度。现代的标准酒度，大多数西方国家采用体积分数50%为标准酒度100度。即体积分数乘2即是标准酒度的度数。第二节世界啤酒工业一、啤酒的定义啤酒是采用麦芽和水为主要原料，加酒花，经酵母发酵酿制成的一种含有C02，起泡的，低酒精度的饮料。德国巴州将啤酒称为“液体面包”，表明其营养价值非常高。1972年，第九届国际食品营养会议上，推荐啤酒为营养食品之一。二、原料啤酒的原料是大麦。是世界上种植最早的谷物之一，几乎世界上所有地区都可种植，其产量在谷物排名上，在小麦、玉米、稻谷之下，居第四位，而且大麦不是人类主要的粮食，酿酒后的麦糟中蛋白质含量得到相对丰富，更适宜于做饲料，所以用大麦制啤酒得到发展。啤酒是酒类中酒精含量最低的饮料酒，而且营养丰富，人们适量饮用时，酒精对人体的毒害相对较小。三、啤酒的分类1、据工艺分类可分两大类：以德国（慕尼黑）、捷克（比尔森）、丹麦、荷兰为典型的下面发酵法啤酒；以及以澳大利亚、新西兰、加拿大等为典型的上面发酵法啤酒。2、根据是否巴氏灭菌分为：生啤酒/熟啤酒。3、根据麦芽度（麦芽汁浓度）可分为：8o啤酒/10o啤酒/12o啤酒/14o啤酒/18o啤酒。4、根据色泽可分为：黑啤酒/黄啤酒/淡色啤酒。啤酒色泽主要取决于麦芽和酿造工艺。5.根据包装容器可分为桶装/罐装/瓶装6.销售方向不同可分为内销/外销第三节中国啤酒工业发展简史中国在四五千年前，就有古代啤酒。中国近代啤酒是从欧洲传入的。1.1900年，俄罗斯技师在哈尔滨建立了一家啤酒作坊（乌卢布列夫基啤酒厂）2.1903年，德国啤酒酿造师在青岛建立了第一家现代化的啤酒厂，英德啤酒厂。3.1915年，中国人出资在北京建立了双合盛啤酒厂。到1949年，中国只建立了不到10个工厂，年产啤酒近1万t，从1949年到1993年，我们用43年的时间，发展成为世界啤酒第二生产大国，这样的发展速度举世瞩目。世界十大啤酒公司1.美国百威啤酒，年产量115亿升2.比利时时代啤酒，年产量81.7亿升（含德国贝克的5.7亿升）3.荷兰喜力啤酒，年产量72亿升4.丹麦嘉士伯啤酒，年产量60亿升5.巴西安贝夫，年产量55亿升6.南非啤酒集团，年产量54亿升7.美国米勒啤酒，年产量53亿升8.英国纽卡索啤酒，年产量36亿升9.日本朝日啤酒，年产量35亿升10.日本麒麟啤酒，年产量32亿升2003年国内十大啤酒生产商名次公司名称产量（万千升）市场份额（%）1青岛啤酒集团32612.82华润啤酒集团25410.03北京燕京啤酒集团2238.84哈尔滨啤酒有限公司1174.65河南金星啤酒集团943.76重庆啤酒集团913.67珠江啤酒集团公司883.58福建雪津啤酒集团公司582.39金狮啤酒集团公司411.610福建惠泉啤酒集团公司411.6第四节中国啤酒工业的未来1．产量的发展：啤酒成为人民大众最喜爱的饮料之一。其生产将有较大的发展，我国的发展规划是到2010年达到3000-3500万t，人均年占有量达到世界平均水平。2．规模的扩大：将有几个啤酒集团年产量超过80万t，中小型啤酒厂面临巨大的危机，是发展还是淘汰，要看啤酒市场的具体情况。3．技术经济指标还有差距：原料装备等可比技术经济指标还很落后。4．原料的发展：中国已经独立种植啤酒大麦和生产酒花。5．啤酒品种向多样化发展：低浓度、低醇、低糖、保健、小麦啤酒、白啤酒、全麦芽啤酒、配合啤酒等。6．啤酒修饰技术：从麦芽、酵母中提取风味物。7．高浓酿造技术：8．非热消毒的纯生啤酒的酿造：9．人才培养：第二章啤酒酿造原料第一节大麦第二节辅助原料第三节啤酒花第四节水第一节大麦大麦用于酿造啤酒的原因：①大麦便于发芽，并产生大量的水解酶类。②大麦种植遍及全球。③大麦的化学成分适合酿造啤酒。④大麦是非人类食用主粮。一、大麦的品种（一）根据用途分类饲料大麦颗粒不均匀，谷皮较厚，蛋白质含量较高，产量高，成熟早。食用大麦胶质物多，颗粒较小，蛋白质含量较高，产量高，成熟早。啤酒专用大麦粒大饱满，谷皮薄，淀粉含量高，蛋白质含量低。（二）根据种植时间分类春大麦清明节前种植，成熟度不够整齐，休眠期较长。冬大麦在秋后种植，成熟度整齐，休眠期较短。（三）根据外观色泽分类白皮大麦成熟后谷皮呈淡黄色，有光泽，籽粒肥大饱满，淀粉含量高，发芽整齐。黄皮大麦成熟后谷皮呈黄色，颗粒小，淀粉含量少。紫皮大麦成熟后谷皮呈淡紫色，颗粒小，淀粉含量少，谷皮较厚。（四）根据麦穗形态分类直穗大麦成熟时麦穗直立，有二、四、六棱大麦之分。曲穗大麦成熟时麦穗下垂，穗长而细，均为二棱大麦。（五）根据生长形态分类六棱大麦是大麦的原始形态。麦穗断面呈六角形，有六行麦粒围绕一根穗轴而生，籽粒不够整齐，相对蛋白质含量较高，淀粉含量较低。四棱大麦是六棱大麦的变种，它的籽粒不像六棱大麦那样对称，有二对籽粒互为交错，此大麦粒小且不整齐，谷皮较厚，蛋白质含量较高。二棱大麦也是六棱大麦的变种，沿穗轴只有对称的二行籽粒，因此籽粒饱满、整齐、颗粒大，相对淀粉含量高，蛋白质含量低。图1-1不同品种大麦的横断面二、大麦的结构（一）胚由胚芽、胚根、盾状体和上皮层组成，约占麦粒质量的2%-5%。盾状体与胚乳衔接，功能是将胚乳内的养料供给生长的胚芽、胚根。（二）胚乳是胚的营养仓库，约占麦粒质量的80%-85%。由淀粉细胞层和脂肪细胞层组成。淀粉细胞层是胚乳的核心。细胞之间的空间处由蛋白质组成的骨架支撑，外部被糊粉层包围。糊粉层是产生各种水解酶的场所，也是有生命的组织，也进行呼吸作用。（三）皮层谷皮在麦汁制备时可作为过滤介质而被利用。果皮刚收获的大麦，果皮的外表面有一蜡质层，对赤霉酸和氧是不透性的。种皮是一种半渗透性薄膜，可渗透水及某些离子，却不能渗透高分子物质。图1-2大麦粒的构造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%。（一）水分一般水分应在12%～13%内。大麦含水分高者易霉烂，过低不利于大麦的生理性能。新收获的大麦含水常高达20%，必须经过暴晒或人工干燥，使水分含量降至12%左右，方能进仓贮藏。（二）碳水化合物1、淀粉是最重要的碳水化合物，占总干物质重量的58%-65%。是大麦的主要贮藏物，存于胚乳细胞内。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。其中，大麦淀粉在化学结构上分为直链淀粉和支链淀粉。直淀粉占17%～24%，支链淀粉占76%～83%。大麦淀粉颗粒分为大颗粒淀粉(直径20～40µm)和小颗粒淀粉（直径2～10µm）两种。二棱大麦的小颗粒淀粉数量约占全部淀粉颗粒的90%。其质量却只占淀粉的10%左右。小颗粒淀粉的含量与大麦的蛋白质含量成正比。其外部被很密的蛋白质所包围，不易受酶的作用，如果在制麦时分解不完全，糖化时更难以分解。这种未分解的小颗粒淀粉与蛋白质、半纤维素和麦胶物质聚合在一起，使麦汁粘度增大，是造成麦汁过滤困难的一项重要因素。小颗粒淀粉含有较多的支链淀粉，因此产生较多的非发酵性糊精。直链淀粉在淀粉酶的作用下，几乎全部转化为麦芽糖和葡萄糖。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。直链淀粉分子结构较松，支链淀粉则较紧，故前者易溶解。麦芽糖结构异麦芽糖结构直链淀粉结构支链淀粉结构2、纤维素纤维素主要存在于大麦的皮壳中，是构成谷皮细胞壁的主要物质，占大麦干重的3.5-7.0%。3、半纤维素和麦胶物质占总干物质重量的3.5%-7.0%。是胚乳细胞壁的组成部分。胚乳细胞内主要含淀粉，发芽过程中只有当半纤维素酶将细胞壁分解之后，其他水解酶方能进入细胞内分解淀粉等大分子物质。β-葡聚糖是半纤维素的重要组成部分。胚乳半纤维素主要含β-葡聚糖及少量的戊聚糖，不含糖醛酸；谷皮半纤维素主要含戊聚糖及少量的β-葡聚糖和糖醛酸。麦胶物质在组成上与胚乳半纤维素无差别，只是分子量比半纤维素低。4、低糖大麦中含有2%左右的低分子糖类，包括蔗糖、葡萄糖、果糖、麦芽糖、葡果二糖以及少量的棉子糖。这些糖类可以作为胚芽、胚根萌发时的营养以及呼吸消耗。（三）蛋白质含量高低及其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、非生物稳定性及适口性等。因此，选择含蛋白质适中的大麦品种对啤酒酿造具有十分重要的意义。蛋白质含量太高时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，在酿造中容易引起混浊，降低了啤酒的非生物稳定性；另外易导致啤酒中杂醇油含量高。蛋白质过少，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。啤酒酿造用大麦要求蛋白质含量适中，以9%-12%为宜。大麦蛋白质和一般植物蛋白质类似，大麦中的蛋白质主要是简单蛋白质，按其在不同溶剂中的溶解度和沉淀分为四类：1、清蛋白（麦白蛋白）占蛋白质总量的4%。分为B1和B2两组，B1组在煮沸时被除去，B2组可能与多糖结合，对啤酒泡持性起重要作用。2、球蛋白（麻仁球蛋白）占蛋白质总量的31%。分为四个组分（α、β、γ、δ），β-球蛋白含活性-SH基，具有氧化趋势，在空气存在下，-SH基氧化生成-S-S-键，形成更难溶解的氧化物，是引起啤酒混浊的重要物质。因此，β-球蛋白是对啤酒稳定性有害的主要成分之一。3、醇溶蛋白（胶蛋白）占蛋白质总量的36%。有五个组分（α、β、γ、δ、ε），其中δ和ε组分是造成啤酒冷混浊和氧化混浊的重要成分。是麦糟蛋白的主要组成分。4、谷蛋白占蛋白质总量的29%，和醇溶蛋白一样，是构成麦糟蛋白质的主要成分，也是由多种组分构成。（四）多酚物质大麦含多酚物质约0.1%-0.3%,主要存在于糊粉层和种皮中，对发芽有一定的抑制作用。麦汁煮沸时，多酚物质和蛋白质结合，生成不溶性沉淀物。酚类物质使啤酒具有涩味。大麦中酚类物质含量虽少，却对啤酒的色泽、泡沫、风味和非生物稳定性等影响很大。（五）脂肪大麦中含有2%-3%的脂肪。发芽时，部分脂肪被消耗，部分经酶促反应转化为甘油和脂肪酸。麦芽脂肪大部分留在麦糟中，有很少部分进入麦汁。（六）无机盐占干物质重量的2.5%-3.5%，大部分存在于谷皮、胚和糊粉层中，主要成分有钾、磷、硅、钠、钙、镁、铁、硫、氯等。无机盐是胚芽和酵母不可缺少的营养物质，其中最重要的无机盐是磷酸盐（钾、钙、镁）。磷酸盐不仅是酵母的营养成分，而且也是一种化学缓冲剂，在发芽、糖化、发酵和成品酒中，对正常酸度均有调节和稳定作用。（七）维生素大麦富含维生素，集中分布在胚和糊粉层等活性组织中，有VB1、VB2、VB6、VC、VH、泛酸、叶酸等多种维生素。VB复合体是酵母极为重要的生长素。四、啤酒酿造对大麦质量的要求（一）感官检验1、外观和色泽新鲜、干燥、皮壳薄、色泽淡黄而有光泽，籽粒饱满是成熟大麦的标志。2、气味有麦秆香味，咀嚼有淀粉味，并略带甜味。3、夹杂物不超过2%为宜。4、麦粒整齐度要求大麦颗粒大小均匀整齐，品种单一，不夹杂其它品种。不同产地，不同年份的大麦应分别存放。5、麦粒形态粒型肥短的麦粒一般谷皮含量低，瘦长的麦粒谷皮含量高。粒型肥短的麦粒浸出物高，蛋白质含量低，发芽较快，易溶解。因此，粒型肥短的麦粒较