第三章麦芽汁制备工艺

第三章麦芽汁制备工艺糊化概述糖化流程分为：（1）粉碎麦芽和谷物（2）经糖化制成麦芽汁（3）浸出物与麦糟经过滤分离（4）麦汁加酒花煮沸（5）麦汁冷却好的麦芽质量，是整个麦芽汁制备流程正常进行的前提。麦汁制备所遵循的原则：（1）原料中有用物质得到最大的萃取。1T混合原料——12°p6.0-6.2m3（2）有害物质，对啤酒风味、稳定性有副作用的物质最少进入。（3）物质的绝对数量和配伍符合啤酒规范。如：淀粉——各种糖类、糊精的配比（4）在啤酒酿造中，应用最短时间和最小的能量。第一节原料粉碎一、麦芽粉碎方法1干法粉碎现在厂家大多选用五、六辊式粉碎◆干法粉碎的调节原理(1)麦芽粉碎各部分对浸出率影响：麦芽皮壳部分，主要由纤维素、半纤维素、木质、无机盐、色素物质等组成，在糖化时很少溶解，占浸出物的比例低。麦芽粗粒部分是由麦芽中胚乳溶解较差的部分组成(对一粒麦芽常常是麦尖部分胚芽)，在糖化时溶解困难，如这部分比例大，浸出物收率就会降低。麦芽粉和微粉是溶解特别好的胚乳，糖化时极容易被酶分解成麦芽糖，如这部分比例大，浸出物收率就商，但由于蛋白质过度分散可能造成过滤困难或麦汁不澄清。(2)麦芽性质和粉碎度的控制溶解良好的良好麦芽，胚乳组织疏松、胚乳物质已经得到良好和恰当的分解，并且富含水解酶，糖化时十分方便，因此，这种麦芽可以粉碎得粗一些。溶解不良的麦芽，胚乳坚硬，含水解酶少，糖化比较困难，这种麦芽粉碎时，应适当细一些。但如果过细(细粉、微粉太多)，糖化虽容易，而麦芽醪过滤困难，甚至会降低总收率。·刚出炉的麦芽或贮存吸水不足(低于6.0％)；的麦芽，太脆，粉碎时很容易把皮壳粉碎得太细，影响过滤。水分超过10％的麦芽，粉碎时胚乳易压成片状，达不到适宜的粉碎度。(3)糖化方法对粉碎度的要求：采用快速速糖化或采用浸出糖化法，麦芽的粉碎度应大一些；反之，若采用长时间糖化法或二次、三次煮出糖化法，粉碎度可以小一些(4)麦芽醪过滤方法对粉碎的要求采用过滤槽法，其推动力是液体静压，过滤介质是麦芽皮壳等不溶性物质，它对麦芽粉碎的要求严格，要求皮壳尽可能完整。胚乳部分以粗、细粒为主，粉和徽粉比例适当小些，这样才能顺利过滤。采用压滤机过滤，过滤推动力是泵送压力，，比静压大得多。过滤介质主要是涤纶滤布和皮壳，因此，对粉碎的要求低，麦芽粉碎细一些。并不影响过滤速度，反而可提高浸出物收率2回潮干法方法：麦芽在短时间内通蒸汽或热水，使麦壳增湿，胚乳水分不变，粉碎时皮壳完整。如蒸汽回潮法：通50kPa的饱和蒸汽30~40s，总水分增加0.7~1.0%，麦芽温度40~45ºС特点：皮层完整，皮壳易检出，利于过滤，过滤时间可缩短10~15%。3湿法特点：皮壳不易破，利于过滤但耗电多，粉碎耗时多，糖化不均匀。进糖化用水浸泡冲洗糖化下料泵混合箱粉碎辊进料辊进水调节4连续浸渍湿法粉碎(70年代)◆方法：麦芽在浸渍室温水浸60s，含水达23-25%，进粉碎机，边喷水边粉碎，粉碎后直接落入糖化锅，或调浆后泵入。◆特点：辊负荷减少，耗电与干法近似，溶解均匀性好。二、非发芽谷物粉碎可用磨盘式磨米机，粉碎度大。第二节糖化工艺一、原则（1）尽量全部水解成可溶性，麦芽、辅料中淀粉99-100%转化为DP12。(葡萄糖苷重合度DP12糊精不溶)（2）根据不同要求，糊精与麦芽糖有一定比例，称糖：非糖（3）尽可能减少高分子蛋白质对于蛋白质分解的α-氨基酸要求：0.15—0.20mgα-N/g浸出物（4）尽可能减少脂肪、谷皮酸、类黑精、多酚类、灰分物质溶解二、糖化时的主要物质变化1、非发芽谷物中淀粉的糊化和液化◆糊化过程:……….◆影响糊化的因素：某些电解质(如酸、碱、钙盐等)降低糊化温度，机械碾磨可降低糊化温度，高硫酸盐抑制糊化，液化酶可降低糊化温度及加速糊化。一般加15-30%的麦芽或α-淀粉酶(6-8u/g原料)。2、淀粉的糖化(1)、淀粉糖化的要求◆麦汁极限发酵度大于70-75%◆浸出物12ºP含麦芽糖9.08，糖：非糖=X:(P-X)=9:(12-9)=1:0.33(深色0.3-0.5)(2)、糖化过程中的淀粉酶ßα(3)、影响淀粉水解工艺的因素◆麦芽的选择:（麦芽/辅料比）◆非发酵谷物的添加:非发酵谷物种类、糊化液化程度及添加数量影响到糖化◆粉碎度的调节◆糖化温度的影响α-酶的特点：完成液化，发酵产物得率低β-淀粉酶：从非还原末端切，作用时间长α-,β-淀粉酶量:kg投料量所需2000wk糖化时间短，可发酵糖高1500—2000满足要求1500糖化时间长，可发酵糖低◆糖化醪pH的影响温度20405055606570α-淀粉酶最适pH/4.6-4.84.7-4.94.9-5.15.1-5.45.4-5.85.8-6.0ß-淀粉酶最适pH4.4-4.64.5-4.74.4-484.8-5.05.0-5.25.2-5.45.0-5.5麦芽糖化的最适温度和最适pH最适温度最适pH最高浸出物收率65~685.2~5.4麦汁最高发酵度63~655.3~5.4α-淀粉酶最高活性705.3~5.7ß-淀粉酶最高活性63~655.6(醪)水溶性含氮物质最大50~555.0(麦汁)◆糖化醪浓度的影响糖化醪浓度大，黏度大，会影响酶对作用基质的渗透，降低淀粉的水解速度，降低还原糖的积累，抑制酶对淀粉的作用，浓度一般以20-40%为宜。◆糖化终点的判断用0.1mol/L的碘液显色糊化淀粉高分子糊精中高分子糊精紫色至红色低分子糊精麦芽三糖麦芽糖葡萄糖变蓝色不正常不变色，正常3、糖化过程蛋白的水解（1）蛋白质及其水解产物和啤酒的关系,可溶性氮及肽类作用：为风味及泡持性的重要物质，使啤酒醇厚丰满，反之，相反。但太多，使啤酒稳定性差。（2）定型麦汁含氮组分的要求可溶性氮要求α–氨基氮全麦啤酒：900-1000mg/L加辅料、浓醇性啤酒：700-800mg/L淡爽型：600-700mg/Lα–氨基氮：占麦汁总氮的25-35%高分子可溶氮：不超过15%（3）麦芽中蛋白酶及其性质蛋白酶羧肽酶氨肽酶二肽酶（4）糖化过程中麦芽蛋白质水解的控制糖化过程中影响蛋白质分解的主要因素a麦芽的溶解情况b糖化过程中温度、pH、糖化时间的影响c糖化醪浓度对蛋白质分解的影响三、糖化过程的其他变化1、ß-葡聚糖的分解2、麦芽谷皮成分的溶解皮壳成分溶解主要取决的因素（1）麦芽皮壳含量（2）麦芽皮壳粉碎度（3）水解和糖化醪pH的影响（4）糖化作业时间和过滤时间的影响（5）糖化方法3、滴定酸度和pH的变化五、糖化方法与设备(一)、种类三次煮出糖化法煮出糖化法两次煮出糖化法一次煮出糖化法升温浸出糖化法糖化方法浸出糖化法降温浸出糖化法复式一次煮出糖化法其他复式浸出糖化法谷皮分离糖化法外加酶制剂糖化法特殊糖化法(二)、糖化过程控制方式(1)酸休止：利用麦芽中磷酸酯酶对麦芽中菲汀(植酸钙镁盐)的水解，产生酸性磷酸盐;利用乳酸菌繁殖产乳酸，此工艺条件是：温度为35～37℃，pH5.2～5.4，时间为30～90min。(2)蛋白质休止：利用麦芽中羧基肽酶分解多肽形成氨基酸(α-氨基氮)和利用内切肽酶分解蛋白质形成多肽和氨基酸。蛋白质休止最佳pH为5.2～5.3，最适温度：形成α-氨基氮为45—50℃，形成可溶性多肽为50～55℃，作用时间为10～120min。(3)糖化分解：淀粉水解成可溶性糊精和可发酵性糖，对麦芽中β—淀粉酶催化形成可发酵性糖，最适温度为60～65℃(62.5℃)。α—淀粉酶最适活性温度为70℃。这两个酶共同作用，最适pH为5.5～5.6，作用时间为30～120min。(4)糖化终了：无论哪一种糖化方法，糖化终了，必须使醪中除了α—淀粉酶以外，其他水解酶均失活(钝化)，此温度为70一80℃。在此温度范围内主要依据需保留α—淀粉酶的量及考虑到过滤的需要。采用上限温度，醪粘度小，过滤加快，有害物质溶解多，α—淀粉酶残留少。(5)100℃煮出:部分糖化醪加热至100℃，主要利用热力作用，促进物料的水解，特别是使生淀粉彻底糊化、液化，提高浸出物收率。(6)酶制剂和添加剂的应用:二、糖化方法1、三次煮出糖化方法◆麦水混合:将每锅所需的麦芽粉送入糖化槽与糖化水混合,使温度保持35-37℃,30-60min.◆第一次煮沸：将三分之一浓醪液泵入糊化锅,其余三分之二留在糖化锅。加热到50℃，休止20S,升温到70℃，休止15-20min,最后以1℃/min的速率升温到100℃,使糊化锅内浓醪液煮沸。◆一次浓醪泵回糖化槽，温度升至50-55℃，进行蛋白质休止，时间20-90min,注意搅拌。◆第二次煮沸:三分之一泵入糊化锅，升温至70℃，保温10min,以1℃/min的速率升温到100℃煮沸。◆二次泵回糖化锅:升至62-70℃,糖化30-60min。糖化所需要的时间，用0.1mol/L碘和碘化钾测试,液体无色或浅红色。◆第三次煮沸:静置，将上面清醪泵入糊化锅,迅速升温,煮沸。◆三次泵回糖化：75-78℃终止糖化，10min结束。2、二次煮出糖化方法3、一次煮出糖化方法4、复式一次煮出糖化法(见下图)5、复式浸出糖化法(煮--浸法)6、高温短时糖化法几种糖化方法的比较方法特点及应用煮出糖化方法耗能、耗时，麦香味好，多次法用于深色特种啤酒复式一次煮出法可用于大米、玉米等辅料。用于各类原料酿浅色啤酒如比尔森型复式浸出残糖少、泡沫好，常用于淡爽糖化法高温短时浸出率高，糖化锅需为密封性的糖化法。(三)、糖化设备与糖化体系1、二锅法小厂(3000T/Y)糊-煮投料量≦3次/天糖-过10~30m³锅－糊、煮、糖≦2次/天槽－过2、四锅法糊、糖（3h），过（3－4h）、煮（2h）﹤5次分10、15、35、50、100m³3、三锅二槽体系（1.5－10万T/Y）35m³50m³6~7次，灵活！4、六锅体系（老厂改造）糊、糖，2个过滤，2个煮沸，8－9次以煮沸锅定产的麦汁计量以时间最长的定糖化周期第三节麦芽醪过滤一、目的：除去麦糟及尽可能减少有害物质，如麦壳多酚、色素、苦味物及麦芽中高分子蛋白质、脂肪、β-葡聚糖,得到澄清液体。二、方法1、静压过滤（液柱高度≦2m）过滤槽法，85％的工厂采用。2、外压过滤（压力5－15水柱）压滤机法，10－14％的工厂采用。3、负压过滤(抽出造成负压)三、步骤顶热水泵醪液静置混浊麦汁回流头号麦汁洗涤麦槽麦槽排走二号麦汁头号麦汁：麦芽经粉碎、糖化、过滤后制成的浸出物溶液。二号麦汁：洗槽后得到的浸出物溶液洗糟要求：残液浓度0.7或1.0Bx30~40cm麦糟5~30min5~10min连续洗糟两次或三次洗糟洗赃物、除气泡预热筛板45~90min过滤方法比较过滤槽压滤机渗出过滤槽时间(h/批)2.5~3.52.0~2.51.5~2.0昼夜批次6~78~1012~14麦汁质量澄清透明较清混浊推动力/Mpa静压力小于0.01泵压0.03~0.1泵吸0.03~0.05设备费低中等高操作费低/水耗大滤布更新/水耗小动耗大/水耗小生产弹性-50%~+20%5%30%~+10%维护保养容易较困难较容易第四节麦汁煮沸及酒花的添加麦汁煮沸：是决定麦汁组成、浓度与色泽等的生产操作。在煮沸锅中头号麦汁与洗槽水混合，通过加热蒸发多余水分，在高温下蛋白质凝固，发生类黑素反应，并加入酒花，浸出酒花苦味物质，得到符和浓度要求的热麦汁。一、意义①浓缩、蒸发(滤后浓度比定型麦汁低1-1.5°P)②高分子热凝固性蛋白质变性紊凝③麦汁消毒④改善气味⑤增加香气⑥酒花成分的萃取二、蒸发要求蒸发强度ψ=｛（V前－V后）／（V前×T小时）｝×100%(8.0%～15.0%）单位时间以小时计,所蒸发的水分占混合麦汁总量的百分比例，单位（%/小时）4－6％，不清，紊凝松散少，凝固氮30-45mg/L6－8％，较清，紊凝松散多,凝固氮18-25mg/L8－12％,清，结实，凝固氮8-17mg/L三、酒花添加(一)、添加方法1、四次添加①沸腾10分钟10％单宁，防止泡沫、溢锅。（会有少量苦味产生）②沸腾30分钟30％对Pr凝固（形成苦味）③沸腾30分钟30％同上④终了前10分钟30％精油（