啤酒生产的基本原理和流程

啤酒生产的基本原理和流程一、概述啤酒：是以优质大麦为主要原料，啤酒花为香料，经糖化发酵酿造而成的含CO2和少量酒精的饮料。世界上产量最大的酒种：全世界产量约为1.4亿吨，我国年产量在1，000万吨左右。营养丰富：“液体面包”二、酿造啤酒的原料大麦酿造水酵母啤酒花辅料：大米、玉米、小麦、淀粉等大麦适于酿造啤酒的原因：大麦便于发芽，并产生大量的水解酶类；大麦种植遍及全球；大麦的化学成分适合酿造啤酒；大麦非人类食用主粮。（一）大麦1.分类六棱大麦：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。四棱大麦：六棱大麦的变种。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。2.大麦的主要成分：淀粉、蛋白质、纤维素、半纤维素和麦胶物质（二）酿造水1、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。2、淡色啤酒用水的要求：无色无臭、透明，无浮游物，味纯正，无生物污染；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）；硬度低、不含亚硝酸盐。3、水处理（三）酵母上面发酵酵母下面发酵酵母下面发酵酵母发酵法：出现较晚，但比上面酵母更盛行，世界上多数国家采用下面发酵酵母发酵啤酒，我国也是全部采用下面发酵酵母发酵啤酒。1、上面发酵酵母与下面发酵酵母的主要区别区别上面发酵酵母下面发酵酵母细胞形态多呈圆形，多数细胞结集在一起多呈卵圆形，细胞较分散发酵终了时的生理现象大量细胞悬浮在液面大部分酵母凝集而沉淀在底部发酵温度15-25℃5-12℃37℃培养能生长不能生长2、传统下面发酵酵母的几种主要菌株（四）啤酒花酒花的主要有效成分及其在酿造上的作用1.酒花油（0.5～2.0％）组成成分很复杂，主要成分是萜烯类碳氢化合物、含氧化合物和微量含硫化合物等。不易溶于水和麦汁，大部分酒花油在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。酵母品种性状弗罗倍尔酵母(S.frohberg)发酵度高，沉淀慢而不凝集萨士酵母(S.saaz)发酵度低，凝集性强，沉淀快卡尔斯倍酵母(S.carlsbergensis)有两种类型：卡尔斯倍1号，细胞椭圆形，发酵度高，沉淀慢；卡尔斯倍2号，细胞圆形，发酵度低，沉淀快U酵母(RasseUI.F.G.)，又名多特蒙德酵母由柏林发酵学院分离出来，细胞卵形，大小不整齐，发酵度很高，为德国多特蒙德啤酒厂的典型酵母，国内许多厂采用此种酵母，其发酵力和凝集性都很好E酵母(RasseEI.F.G.)由柏林发酵学院分离出来的，细胞圆形，较大，发酵度高，沉淀较慢，不易澄清，往往与其他酵母合用，或用于后发酵，以获得高发酵度776号酵母(Rasse776I.F.G.)由柏林发酵学院分离出来的，细胞椭圆形，互相胶着，比U酵母略大。发酵力强，适用于添加非发芽谷类原料的啤酒，国内许多大厂使用的酵母与此相似荷兰酵母(Rasse547I.F.G.)由荷兰阿姆斯特丹啤酒厂分离出来的，形态同U酵母，大小较整齐，发酵力中等，为欧洲一般啤酒厂所采用1103号酵母(Rasse1103I.F.G.)由柏林发酵学院分离出来的，细胞卵形，较大，凝集性好，澄清快，香味好，适宜低浓度麦汁的浓色啤酒发酵2、酒花苦味物质α-酸（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（蛇麻酮）：溶解度小，苦味和防腐能力不如α-酸，有一定的抑制革兰氏阳性菌和阴性菌的能力。3.酒花多酚类物质酒花中含有4～10％的多酚类物质（花色苷、花青素和单宁等），是影响啤酒风味和引起啤酒混浊的主要成分。酒花中的多酚类物质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。三、啤酒酿造工艺流程麦芽制备麦汁的制造啤酒发酵过滤罐装成品啤酒（一）麦芽制备大麦预处理（清选、分级等）浸麦（含水量达43～48％）发芽干燥除根贮藏磨光成品麦芽大麦发芽的目的使麦粒生成大量的各种酶类，并使麦粒中一部分非活化酶得到活化增长。随着酶系统的形成，胚乳中的淀粉、蛋白质、半纤维素等高分子物质被逐步分解，可溶性的低分子糖类和含氮物质不断增加，整个胚乳结构由坚韧变为疏松，这种现象被称为麦芽溶解。干麦芽除根的目的麦根中含有43％左右的蛋白质，具有不良苦味，而且色泽很深，如带入啤酒，会影响啤酒的口味、色泽以及非生物稳定性。干麦芽贮藏的目的除根后的麦芽，一般都要经过6～8周的贮藏后再用于酿酒。主要原因是：经过贮藏，麦芽的蛋白酶与淀粉酶活性得以恢复和提高，有利于提高糖化力；提高麦芽的酸度，有利于糖化；麦芽在贮藏期间吸收少量水分后，麦皮失去原有的脆性，粉碎时破而不碎，利于麦汁过滤。绿麦芽干麦芽（二）麦汁的制造麦芽粉粹糖化过滤煮沸回旋沉淀麦汁冷却辅料（大米）粉碎糊化酒花粉碎1）粉碎的目的：原辅料粉碎后，增加了比表面积，糖化时有利于酶的作用，可溶性物质容易浸出。2）粉碎的要求：麦芽皮壳应破而不碎。过碎，麦皮中含有的苦味物质、色素、单宁等会过多地进入麦汁中，使啤酒色泽加深，口味变差，还会造成过滤困难；胚乳粉粒则应细而均匀。3）辅助原料(如大米)粉碎得越细越好，以增加浸出物的收得率。糊化：淀粉在水中加热，淀粉颗粒吸水膨胀，如果继续加热至60℃～80℃时，淀粉颗粒破坏而形成半透明的胶体溶液的现象。糖化糖化：是指利用麦芽本身所含有的各种水解酶（或外加酶制剂），在适宜条件下，将麦芽和辅料中的不溶性高分子物质（淀粉、蛋白质、半纤维素等）分解成可溶性低分子物质（糖类、糊精、氨基酸、肽类等）的过程。浸出物：麦汁中溶解于水的干物质无水浸出率：麦芽汁中的浸出物含量与原料中所有干物质的质量比称为无水浸出率。过滤麦汁过滤分两步进行：NO.1：利用过滤的方法提取出麦糟中的麦汁，称第一麦汁或过滤麦汁；NO.2：利用热水冲洗出残留在麦糟中的麦汁，称第二麦汁或洗涤麦汁。煮沸蒸发多余水分，使麦汁浓缩到规定的浓度。破坏酶的活性，稳定麦汁组分；消灭麦汁中的微生物，保证产品质量。浸出酒花中的有效成分，赋予麦汁独特苦味和香味。析出某些受热变性以及与多酚物质结合而絮状沉淀的蛋白质，提高啤酒的稳定性。煮沸时水中钙离子和麦芽中的磷酸盐反应，使麦汁pH↓，有利于β-球蛋白的析出和成品啤酒pH值的降低，有利于啤酒稳定性的提高。让具有不良气味的碳氢化合物随水蒸气的挥发而逸出，提高麦汁质量。回旋沉淀热凝固物：麦汁冷却开始后（在60℃以上的范围内）形成的凝固物，大量的热凝固物如带入发酵麦汁中，会影响酵母的正常发酵以及色泽、口味和稳定性等。回旋沉淀的目的——分离热凝固物麦汁冷却（三）啤酒发酵——传统的下面发酵分主发酵和后发酵两个阶段，主发酵一般在密闭或敞口的主发酵池（槽）中进行，后发酵在密闭的卧式发酵罐内进行。1、主发酵（以敞口12％麦汁发酵为例）①酵母繁殖期：8～16h②起泡期：入主发酵池1～2天，发酵液中有CO2气泡上涌，麦汁表面出现更多泡沫。发酵液温度每天上升0.5～0.8℃，不需人工降温。③高泡期：发酵后2～3天，泡沫增高（25～30cm）并逐渐变为棕黄色，此时为发酵旺盛期，需要人工降温，但是不能太剧烈，以免酵母过早沉淀，影响发酵。④落泡期：发酵5天后，发酵力逐渐减弱，CO2气泡减少，泡沫回缩，变为棕褐色，应控制液温每天下降约0.5℃。⑤泡盖形成期：发酵7～8天后，泡沫回缩，形成泡盖，此时应大幅度降温，使酵母沉淀。2、后发酵后发酵的目的：残糖继续发酵、促进啤酒风味成熟、增加CO2的溶解量、促进啤酒的澄清。后发酵的温度：先高后低，前期控制3～5℃，而后逐步降温至-1～1℃后发酵的时间表5-7国内传统啤酒生产酒龄啤酒种类原麦汁浓度/ºP酒龄/d啤酒种类原麦汁浓度/ºP酒龄/d鲜啤酒熟啤酒出口啤酒10～1211～1412～1430～4050～7575～90黑鲜啤酒黑啤酒出口黑啤酒13～1513～1816～1840～5075～9075～1003、传统啤酒下面发酵的工艺特点主发酵温度比较低，发酵进程缓慢，发酵代谢副产物较少；主发酵结束时，大部分酵母沉降在发酵容器底部；后发酵和贮酒期较长，酒液澄清良好，二氧化碳饱和稳定，酒的泡沫细微，风味柔和，保存期较长。（五）罐装装桶不锈钢桶自动罐装装瓶玻璃瓶自动罐装四、啤酒的“度”啤酒酒标上的度数与白酒上的度数不同，它并非指酒精度，它的含义为原麦汁浓度，即啤酒发酵进罐时麦汁的浓度。主要的度数有18、16、14、12、11、10、8度啤酒，日常生活中我们饮用的啤酒多为11、12度啤酒。五、啤酒的分类1、根据原麦汁浓度分高浓度啤酒：生产啤酒的原麦汁浓度为16%以上。中浓度啤酒：生产啤酒的原麦汁浓度为8～16%。低浓度啤酒：生产啤酒的原麦汁浓度低于8%。2、根据啤酒色泽分淡色啤酒：色泽淡黄或金黄色，酒精含量3.3-3.8%。浓色啤酒：色泽红褐色或红棕色，酒精含量4-5%，麦芽香味突出，回味醇厚，苦味较轻。黑色啤酒：色泽多呈红褐色乃至黑褐色，酒精含量多为5%以上。这类啤酒麦芽香味突出，回味醇厚，泡沫细腻，苦味则根据产品类型有较大的区别。3、根据灭菌方法分鲜啤酒：不经巴氏灭菌的啤酒，也称为生啤酒。熟啤酒：经巴氏灭菌的啤酒，也称灭菌啤酒。这类啤酒可瓶装或罐装。另1：5.啤酒是怎样生产出来的？啤酒生产的工艺过程如下：大麦加水后于13～15℃浸渍40～80h，放到发芽床上堆放24h，进行发芽。之后摊开，调节温度，维持15～25℃，发芽周期为10天以上，生成α和β-淀粉酶，使麦芽淀粉水解溶解，同时生成蛋白酶、核糖核酸酶、磷酸酯酶、β-葡聚糖酶等，使麦芽汁具有酵母发酵所需的养分。含氮高的麦芽不宜制作啤酒麦芽，一般含氮低于1.5%～1.8%的麦芽才可使用。制成的绿麦芽含水约45%，需在干燥塔内通热风烘干，在45～48℃下使水分降到10%，然后升温到100℃或更高使水分降到5%，经摩擦除去幼根，干燥后的绿麦芽失去酶活性30%～60%，并不再生成酶。麦芽内的氨基酸或类似化合物与糖类反应生成麦芽特有的色、香、味。麦芽经辊筒轧碎，加天然或经处理的富含钙和镁盐的热水2～4份，进行糖化，糖化温度须严格控制，上面啤酒用浸出法，糖化温度为63～68℃；下面啤酒用煮出法，醪液温度达到45℃，取出一部分在糊化锅煮沸后返回糖化锅与主醪混合，这一步须反复进行至麦芽温度达到70～75℃为止。糖化醪料的50%由不发芽的谷物，如大米、玉米、面粉、大麦粒或大麦粉、大麦片组成，有时在与主醪混合前需糊化。这些不发芽辅料可改进最终产品的质量，如啤酒的泡沫稳定性和在储藏期间保持澄清、不走味。糖化后在转化锅或过滤槽中使麦芽汁与废糟分离。麦芽汁含碳水化合物约10%，含氮量约为0.08%，氮在发酵过程和提高啤酒最终质量上都有重要意义。滤清的麦芽汁加酒花煮沸2.5h以上，酒花用量因啤酒而异，每100L用200～700g，酒花含有芳香树脂，赋予啤酒苦味和啤酒香味。用过的酒花通过过滤分离除去。经灭菌冷却，去除冷凝固物的糖化混合醪液移入敞口或密闭的发酵容器，接种酵母，上面啤酒采用啤酒酵母接种，这种酵母倾向于浮于表面。发酵温度为15～20℃，需1～6天（根据工艺而定）。发酵衰退后放出新啤酒，从液面刮去酵母，或用离心机回收。下面啤酒用卡尔斯伯酵母接种，这种酵母倾向于下沉液底。发酵温度6～8℃，需10～12天，在0℃下陈酿数星期至几个月，因此，也称为陈酿啤酒。虽然麦芽特有的香与味大部分在煮沸时挥发了，但麦芽的各种成分会影响发酵副产品的生成，产生微妙的啤酒风味。啤酒包装分桶装和瓶装，瓶装啤酒需经冷冻、过滤、二氧化碳饱和，装瓶后需再经巴氏法灭菌。另2啤酒生产工艺流程与设备一．生产工艺流程1.1麦芽制造工艺流程麦芽制造主要有三大步骤：浸麦、发芽、干燥，流程如下：1.1.1浸麦使麦芽吸收发芽所需要的一定量水分的过程，称为大麦的浸渍，简称浸麦。经浸渍后的大麦称为浸渍大麦。浸麦是为了供给大麦发芽时所需的水分，给以充足的