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第七章啤酒酿造第七章啤酒酿造•教学目的：了解啤酒的生产历史及现状，熟悉啤酒的种类及质量标准，掌握麦芽汁的制备及啤酒发酵工艺。•教学重点：麦芽汁的制备及啤酒发酵工艺。主要内容第一节概述第二节啤酒酿造原料第三节麦芽制备第四节麦芽汁的制备第五节发酵第六节啤酒过滤与包装第一节概述一、啤酒及其种类1.定义由大麦和酒花制成的含有CO2的酒精饮料。9千年前：中东和古埃及地区，后传入欧洲19世纪末：传入亚洲。1900年俄罗斯技师第一家啤酒作坊（乌卢布列夫斯基啤酒厂）1903年德国英德啤酒厂（青岛啤酒厂前身）1915年中国人出资双合盛啤酒厂（北京）第一节概述•2003年已成为世界第一大啤酒生产国及消费国•2006年啤酒产量3100吨，世界主要国家2007年的啤酒产量约1.7937亿立升，同比增长5.9%。中国啤酒产量增长了13.8%，连续6年保持产量第一•人均消费量22升，中西部10，农村5，世界30，欧美80升，捷克159、爱尔兰135、德国117升•2011年1-12月，啤酒累计产量489.88亿升营养啤酒(麦汁浓度2.5~8°P)按啤酒的原麦汁浓度分佐餐啤酒(麦汁浓度9~12°P)Originalextractcontent高浓度啤酒(麦汁浓度13~22°P)浅色（light）啤酒:3~14EBC按啤酒的色泽分浓色(dark)啤酒:15~40EBC黑色(black)啤酒:41EBC上面发酵啤酒按生产方法和酵母种类分下面发酵啤酒一.种类表示发酵前100g麦芽汁中含有浸出物的克数鲜（fresh）啤酒按啤酒是否杀菌分熟啤酒纯生啤酒（draft）新啤酒品种分：干啤酒、无醇啤酒、稀释啤酒一.种类啤酒酿造工艺流程1.制麦大麦→粗选→精选→浸麦→发芽→绿麦芽→烘干、除根↓成品麦芽2.糖化麦芽及辅料→粉碎→糊化、糖化→过滤→煮沸→冷却→冷麦汁↑↑水酒花3.发酵冷麦汁→主发酵→后发酵4.后处理及包装后发酵完的酒液需进行过滤，才能包装出售二、啤酒生产工艺过程第二节啤酒酿造原料一、大麦（barley）1.大麦的形态大麦由胚、胚乳和皮层构成。胚是大麦的重要组成部分，根、茎、叶就有此生长。胚一旦死亡，大麦就失去发芽力。胚乳是胚的营养仓库，由贮藏淀粉的细胞层和贮藏脂肪的细胞层构成。皮层内含有桂酸、单宁苦味物质等，对酿造有害，但皮壳在糖化醪过滤时可作为过滤层而被利用。胚乳皮层胚2.大麦的种类根据大麦在穗轴上的排列方式不同，可将大麦分为二棱大麦、四棱大麦和六棱大麦。酿造啤酒通常用二棱大麦。三种大麦的籽粒区别大麦3.大麦的化学成分碳水化合物蛋白质主要是淀粉，占大麦干物质的58％~65％另外还有纤维素、半纤维素和麦胶物质、糖类等。占大麦干物质的9％~12％，其中一部分是酶类。大麦经过发芽后，酶的种类和活力会有所增加。其它无机盐类脂物质占大麦干物质的2％~3％，其中95％以上为甘油三酸酯，它们对啤酒的风味稳定性和泡持性有不利影响。占大麦干物质2.5％~3.5％，对发芽、糖化及发酵有很大影响。磷酸盐、维生素、酚类物质等。4.原料大麦的质量鉴定千粒重为34~45g，发芽力≧90％，发芽率≧96％。水分为12％~13％，淀粉为63％~65％，蛋白质为9％~12％。二、啤酒花（hops)酒花成分酒花树脂：10％~20％酒花油：0.5％~2％多酚物质：2％~5％其他：单糖、蛋白质、果胶、脂和蜡等。啤酒花简称酒花，又称蛇麻花。蛇麻为大麻科葎草属多年生蔓性草本植物，系雌雄异株，用于啤酒酿造者为成熟雌花。保藏：要求低温贮存。以避免-酸被氧化。酒花制品：酒花粉、酒花浸膏、酒花油、颗粒酒花。酒花树脂——赋予啤酒特有的苦味和防腐能力；酒花油——赋予啤酒香味；多酚物质——具有澄清麦汁和赋予啤酒醇厚酒体的作用。啤酒花的酿酒功能酒花树脂包括-酸、-酸等成分，其中-酸是啤酒苦味的主要来源，也是衡量啤酒花质量优劣的重要指标之一。三、辅料2.辅料的种类及使用量1.使用辅料的作用①降低啤酒生产成本，②有利于提高啤酒的非生物稳定性和降低啤酒色度，③提高设备利用率，简化生产工序。大米——国内大多数厂家使用；玉米——少数厂用。使用量——原料的20％~30％，有的厂高达40％~50％。大麦——国外使用，使用量不超过20％。另外，也可直接添加糖类，如蔗糖、葡萄糖和糖浆等，使用量一般为原料的10％。四、水酿造用水啤酒生产用水普通用水糖化用水、洗涤麦糟用水灭菌、冷却、锅炉用水直接影响啤酒质量要求符合饮用水标准除符合饮用水标准外，还需满足酿造专业要求需要进行软化、去离子等处理啤酒生产中对酿造用水要求比较严格，除应符合生活饮用水标准外，还要符合啤酒专业上的一些要求。第三节麦芽制备1.制麦工艺大麦→粗选→精选→浸麦→发芽→绿麦芽→烘干、除根↓成品麦芽第三节麦芽制备二、浸麦1.浸麦的目的使大麦吸收充足的水分，利于发芽；洗去大麦表面的尘埃、泥土和微生物。2.浸麦方法及操作要点湿浸法湿浸法几乎被淘汰。又叫断水浸麦法，即先将大麦上水浸泡一段时间，然后把水放掉，进行空气休止，并通风排CO2，一段时间后再放进新鲜水浸泡，如此反复，直至达到所要求的浸麦度。常用的有浸2h断6h、浸4断4、浸4断6等。整个浸麦时间约40~72h。喷雾浸麦法的特点耗水量较少，供养充足，发芽速度快。浸麦水温一般不超过20℃。间歇浸麦法喷雾浸麦法平底浸麦槽浸麦设备浸麦槽锥形浸麦槽3.浸麦度大麦浸渍后所含水分的百分率，一般为43％~48％。三、发芽1.发芽技术条件发芽温度和水分浅色麦芽控制在12~16℃，水分43%~46%浓色麦芽控制在18~22℃，水分45%~48%。空气相对湿度大于95％发芽时间浅色麦芽控制为6d，浓色麦芽为8d。2.发芽方法地板式发芽和通风式发芽地板式发芽是传统发芽方法，现已逐步被通风式发芽所取代。目前，使用较普遍的是萨拉丁（Saladin）发芽箱，见下图。1.排风2.翻麦机3.螺旋翼4.喷雾室5.进风6.风机7.喷嘴8.筛板9.风道10.麦层11.走道萨拉丁发芽箱3.绿麦芽的质量检验四、绿麦芽干燥和后处理发芽好的麦芽称为绿麦芽，要求新鲜、松软、无霉烂；溶解良好手指搓捻呈粉状，发芽率在90%以上；叶芽长度为麦粒长度的2/3~3/4。麦芽溶解——麦粒中胚乳结构的化学和物理性质的变化。1.干燥目的①停止绿麦芽的生长和酶的分解作用；②除去多余的水分，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除去绿麦芽的生青味，增加麦芽的色、香、味。2.干燥过程绿麦芽干燥过程大体分为凋萎期、焙燥期、焙焦期三个阶段。1.凋萎期一般从35~40℃起温，每小时升温2℃，最高温度达60~65℃，所需时间15~24h。此阶段要求风量大，每2~4h翻麦一次。麦芽干燥程度含水量在10%以下。3.焙焦期2.焙燥期麦芽凋萎后，每小时继续升温2~2.5℃，最高温度达75~80℃，约需5h，使麦芽水分降至5%左右，此期间每3~4h翻动一次。此阶段进一步提高温度至85℃，使麦芽含水量降至5%以下。深色麦芽可增高焙焦温度至100~105℃。整个干燥过程约24~36h。3.干燥设备及干燥期的物质变化①麦芽干燥设备垂直式干燥塔和水平式干燥炉（单层、两层或三层）。平面式干燥炉：垂直式干燥塔：主要有加热装置、水平式烘床、通风装置等。热量由燃烧炉供给，热空气向上升逸，穿过绿麦芽层，使绿麦芽脱水干燥。外形为方型多层建筑，内装有对立式烘床，麦芽在两片烘床的夹缝中，热空气从水平方向送入绿麦芽层，烘床间距即为麦芽的厚度，一般为20cm。②干燥过程中的物质变化酶的变化：随着干燥温度的升高，麦芽中的酶活力下降。影响酶活力的因素：①干燥温度②麦芽中的水分含量因为酶对干燥温度的抵抗力，不仅取决于温度的高低，还依赖于麦芽中的水分含量。因此，在麦芽水分含量降至10%以下之前，温度不能超过50℃，否则，酶活力损失过大。绿麦芽干燥后各酶的变化情况见下表。残存酶活力（%）淡色麦芽浓色麦芽淀粉酶蛋白酶半纤维素酶60~8080~902030~5030~4020淀粉的变化：蛋白质的变化：干燥前期，温度低于60℃时，淀粉分解较多，最终产物主要是葡萄糖、转化糖和蔗糖。有害的-葡聚糖在干燥过程中显著下降。干燥前期进一步分解，可溶性氮和甲醛氮显著增加，干燥后期，由于形成类黑精，数量显著下降。总氮量在干燥前后无显著变化，只是组成比例发生变化。类黑精的形成：二甲硫（DMS）的形成：类黑精是一类褐色至黑色的胶体物质，具芳香味，有不同程度的着色力，具还原性和酸性。在啤酒中呈胶体，带负电荷，对啤酒的生泡性和泡持性有利。蛋白质（大麦中）发芽含硫氨基酸麦汁煮沸二甲硫二甲硫过多时，影响啤酒的风味。4.干麦芽的除根及贮存操作：干燥的麦芽应用除根机除掉麦根。作用：除去麦根，麦芽表面的水锈或灰尘，同时具有一定的磨光作用，保证麦粒外表美观，口味纯正，收得率高。贮存：新干燥的麦芽需经储藏一个月以上，才能用于酿造，因为在贮存过程中，麦芽的淀粉酶和蛋白酶的活力都有所提高，有利于糖化。麦芽贮存——最好使用密闭式立仓。入仓条件：水分不宜超过5%，温度不超过25℃。贮存期间要经常检查温度和湿度，发现问题及时解决。四、麦芽的质量评定2.理化指标1.感官指标优质的麦芽应有浓香味，无霉杂味，用牙咬时发脆且松散。①千粒重一般麦芽的千粒重为29~38g。②麦芽比重比重在1.10~1.13之间为良好。③粗细粉浸出物差将一个麦芽样品的粗粉和细粉分别作浸出物试验，两者之差越大，则溶解度越差。粗细粉浸出物差：2.2很好2.3~3.0好3.1~3.8一般④氮⑤色度⑥酸度测定糖化麦汁的可溶性氮、凝固氮、甲醛氮以及总氮。若可溶性氮占总氮41%，表示溶解良好；25%~41%为好；≤35%，溶解不充分。淡色麦芽色度小于0.25ml碘液；中等黑麦芽为0.3~0.7ml碘液，慕尼黑麦芽为0.8~1.0ml碘液。麦芽滴定酸度主要由植酸钙镁水解产生的磷酸形成。溶解良好和干燥温度高的麦芽，酸度稍高。总之，无论哪种方法都不能单独对麦芽质量作出评价，可靠的结论只能是几种方法测定值的综述。第四节麦芽汁的制备麦芽及辅料→粉碎→糊化、糖化→过滤→煮沸→冷却→冷麦汁↑↑水酒花一、麦芽及辅料粉碎1.麦芽粉碎粉碎方法干粉碎湿粉碎增湿干粉碎用于中小型厂将麦芽浸泡使其水分达28%~30%后再粉碎。特点：此法无粉尘危害，但动力消耗增加40%~50%。利用喷雾使麦芽含水量增加0.7~1.0%，麦芽喷雾30~40S。优点：麦皮体积增加，利于过滤；胚乳较干，利于粉碎。麦芽粉碎设备一般采用辊式粉碎机，有四辊式、五辊式粉碎机。四辊式粉碎机2.辅料粉碎大米、玉米等辅料粉碎多使用锤式粉碎机，要求有较大的粉碎度，粉碎成细粉状，有利于糊化和糖化。锤式粉碎机二、糖化1.糖化工艺技术条件糖化——利用麦芽中所含有的各种水解酶，在适宜的条件下，将麦芽和辅料中的不溶性大分子物质（淀粉、蛋白质、半纤维素等）逐步分解为可溶性的低分子物质的分解过程。由此制备的浸出物溶液就是麦汁。（1）料水比淡色啤酒为1：4~5；且第一次麦汁浓度控制在14%~16%；浓色啤酒为1：3~4；第一次麦汁浓度控制在18%~20%。（2）糖化温度一般分几个阶段进行控制，每个阶段所起的作用是不同的。如下表所示。温度℃控制阶段作用35~40浸渍阶段利于酶的浸出和酸的形成并有利于-葡聚糖的分解45~55蛋白质分解阶段温度偏向下限，氨基酸生成量多；温度偏向上限，可溶性氮生成量多。62~70糖化阶段在62~65℃下，生成的可发酵性较多，适于制造高发酵度啤酒；在65~70℃下，适于制造低发酵度啤酒。75~78糊精化阶段-淀粉酶仍起作用，而其它酶则受到抑制或失活。（3）pH比较合理的糖化pH应为5.6左右。对残余碱度较高的酿造水应加石膏、加酸等处理；也可添加1%~5%的乳酸麦芽。（4）糖化时间随不同的糖化方法而异。2.糖化方法三次煮出糖化法是典型煮出法适合于各种质量麦芽，工艺过程如下：（1）煮出糖化法将部分糖化醪液分批地加热到沸点，与其余未煮沸的醪液混合，使全部醪液的温度分阶段的升高到不同酶分解底物所要求的温度，最后达到糖化终了温度。根据部分醪液煮沸的次数不同可分为