啤酒酿造--麦汁制备剖析

啤酒酿造啤酒酿造生产工艺流程水、酶制剂↓辅料→粉碎→糊化洗糟水酒花↓↓↓麦芽→粉碎→糖化→麦汁过滤→煮沸→回旋沉淀→麦汁↑↓↓水麦糟热凝固物、酒花糟充氧酵母↓↓冷却→冷麦汁→啤酒发酵→啤酒过滤——→清酒↓↓冷凝固物、酵母酵母、冷凝固物第一章原料的粉碎一、粉碎的目的1.増加原料与水的接触面积2.促进难溶物质的溶解3.促进麦芽中所含酶的活化二、麦芽粉碎的重要性1.对糖化中生物化学变化的影响2.对麦汁质量和组成的影响3.对麦汁过滤速度的影响4.对糖化收得率高低的影响三、粉碎的方法1、干法粉碎（一般用于辅料）2、湿法粉碎（现少用）3、增湿粉碎4、增湿湿法粉碎（连续湿法）增湿粉碎•1、热水增湿：（常用）•利用温度45~50℃的热水喷淋麦芽，处理时间大约90~120秒，使麦芽吸水增湿。•一般：整粒麦芽水分增加约1.5~2%左右；•麦皮水分增加约2~3%左右。•2、蒸汽增湿：（快而均匀，但蒸汽温度不好掌握）。•利用减压后的低压蒸汽（压力0.05MPa）处理，时间大约30~40秒，使麦芽（主要是麦皮）吸水增加湿度。•一般：麦芽整粒水分增加约0.5%左右；•麦皮水分增加约1.2%左右。４、增湿湿法粉碎（连续湿法）•此法是对湿法的改良方法，介于湿法与增湿粉碎之间，是在麦芽贮箱与粉碎机之间，增加了一个“喷淋式增湿斗”，干麦芽在进入粉碎机的的途中，被喷淋斗“浸湿”，然后再进行粉碎。•麦芽通过“喷淋式增湿斗”的时间大约为60秒（30秒增湿、30秒控水）水温一般70~72℃，麦芽在“增湿”过程中，由原来的水分增加到18~22%。因此麦芽吸水比增湿粉碎多，比湿法少。四、粉碎设备1、辊筒式粉碎机原料的粉碎是借助粉碎设备中的辊筒，辊筒以相对的方向旋转。辊筒为金属的光滑辊或拉丝辊。根据辊筒的数目分为：二、四、五、六辊粉碎机；影响粉碎能力[吨/小时]大小的因素•辊筒长度•辊筒直径•辊筒转速•两辊筒间隙•麦芽质量（溶解度、麦粒大小、麦皮厚薄、水分）2、锤式粉碎机－细粉碎–一般用于麦汁压滤机。–高速旋转的部分2900~3200转/分–线速度70~120m/s–粉碎后的原料将通过0.5~1mm筛子而筛出–麦芽必须彻底清选去除石头、灰尘和铁块（防止磨损和粉尘爆炸）锤式粉碎机示意图A-下料口1-转子2-锤刀3-齿形撞击板4-筛网五、粉碎物的评价感官评判（日常常规检查）麦皮的状态及粉碎程度麦粒的数量、比例及性质麦粉的数量、比例及性质醪液体积麦皮体积第二章糖化一、糖化的含义和任务１．糖化的含义糖化主要是利用麦芽所含的酶（或外加酶制剂），将麦芽和辅助原料中的不溶性高分子物质，逐步分解为可溶性的低分子物质，这个分解的过程称为糖化。•高分子难溶物质分解为可溶性物质–淀粉分解——麦芽糖……等–蛋白质分解——含氮物质–半纤维素分解——β-葡聚糖２．糖化的任务1）使麦芽在制麦过程已转化为水溶性的物质，进一步变为溶解状态。2）使原料中的一些高分子不溶性物质，通过酶的分解作用转化为溶解状态。制麦糖化淀粉分解112蛋白质分解0.81半纤维素分解91在糖化时分解的数量、变化最多的物质是淀粉，对啤酒质量影响极大的变化是蛋白质、多酚物质、脂肪酸等物质。二、淀粉的分解：1．淀粉的分解过程淀粉分解一般可分为三个过程:吸水、膨胀;糊化;糖化（淀粉酶的作用）。麦芽中的淀粉酶有哪些？1）α--淀粉酶α--淀粉酶，内切型酶，作用速度快。α--淀粉酶分解的主要产物：糊精。α--淀粉酶最适温度：70~75℃；失活温度：﹥80℃；最适pH值：5.6~5.8。2）β-淀粉酶β-淀粉酶，外切型酶，作用速度慢。β-淀粉酶分解的主要产物：麦芽糖。β-淀粉酶最适温度：60~65℃；失活温度：﹥70℃；最适pH值：5.4~5.6。３．淀粉分解的目标和要求1）糖化完毕的醪液碘检合格，并且定型麦汁的碘检合格、碘值小于0.25。2）按啤酒风味的要求控制麦汁最终发酵度。浅色啤酒的麦汁最终发酵度要求大于80%,3）保证麦汁中可发酵浸出物的组成合理。4）淀粉全部分解，以确保糖化浸出率高。４．影响淀粉分解的因素1）麦芽质量2）粉碎程度的影响3）糖化温度和时间的影响4）醪液pH值的影响5）醪液浓度的影响6）氧负荷的影响三、蛋白质的分解糖化过程中蛋白酶将蛋白质分解为高、中、低分子蛋白质分解产物。内肽酶（内切型肽酶）：•从蛋白质分子内部，分解肽键，产物为低分子肽、氨基酸（作用时间长时）。•最适温度：50~60℃失活温度：80℃•最适pH值：5.0~5.2外肽酶（外切型肽酶）•1、羧肽酶：•从蛋白质或多肽的羧基端开始，依次分解肽键，产物为多肽、低肽、氨基酸。•最适温度：50~60℃失活温度：70℃•最适pH值：4.8~5.6•这是分解蛋白质的一种重要的蛋白酶。2、氨肽酶：•从蛋白质或多肽的氨基端开始，依次分解肽键，产物为多肽、低肽、氨基酸。•最适温度：40~50℃失活温度：＞50℃•最适pH值：7.0~7.2•二肽酶：•专门分解两个氨基酸形成的二肽中的肽键，产物为氨基酸。•最适温度：40~50℃失活温度：＞50℃•最适pH值：7.8~8.21．蛋白质分解意义和控制1）蛋白质分解产物的意义（作用）蛋白质分解产物意义高分子蛋白质分解产物起泡性、泡持性、非生物稳定性、醇厚性中分子蛋白质分解产物CO2载体、杀口力低分子蛋白质分解产物酵母营养、影响副产物2）蛋白质分解控制目标按啤酒类型，啤酒口味需要以及质量要求，确定定型麦汁的总氮浅色麦汁（全麦）750~1150mg/L浅色麦汁（采用辅料）：醇厚性口味啤酒700~800mg/L淡爽型啤酒600~700mg/L•保证麦汁α-N含量，有利于啤酒酵母繁殖、发酵、啤酒口味。12％麦汁加辅料＞180mg/l；全麦麦汁中220~240mg/l浅色麦汁生产中，特别是在高比例辅料糖化时，低浓度麦汁生产时，提高麦汁α-N含量几乎是糖化时追求的主要目标。•糖化过程中在保证麦汁总氮稳定的前提下，要使定型麦汁中的高中低含氮物质的比例合理，含氮物质的比例大约高分子氮：20%：中分子氮：20%：低分子氮：60%。•麦汁中可凝固性氮含量15~20mg/L3．影响蛋白质分解的因素1）麦芽质量麦芽的蛋白质含量（与大麦蛋白质有关）麦芽的蛋白溶解度对麦汁中α-N、总N含量高低起主要的作用。2）糖化醪温度与时间投料温度低，有利于酶的溶出和活化以及耐温性增强。采用45~52℃的蛋白质分解，分解时间长（最长60~90分钟），有利于蛋白质的分解，可提高麦汁中的α-N含量。溶解过度的麦芽，必须限制或放弃蛋白质休止，可选择较高的投料温度。采用分步蛋白质休止，也有利于蛋白质的分解，可提高麦汁中的α-N含量。3）醪液pH和浓度在糖化时分解蛋白质作用的酶最适pH值为5.0~5.2，在蛋白质休止时选择醪液pH接近5.2，有利于蛋白质分解，可提高麦汁中的α-N含量。在糖化蛋白质分解阶段一般采用浓醪原因：•浓醪，酸度增高，pH下降，接近蛋白酶作用最佳pH；•浓醪，增加蛋白酶的耐温性；•浓醪，单位体积酶量多。四、糖化设备糖化锅、糊化锅五、糖化用水及料水比1．糖化用水糖化用水是指用于糊化锅和糖化锅的水，主要在投料时加入，是在糖化时使原料内容物得以溶解，并进行化学－生物转化时所需的用水量。２．生产不同类型啤酒的料水比生产不同的类型的啤酒，糖化用水数量，即料水比是不同。一般情况下，浅色啤酒：1:4~5。深色啤酒：1:3~4。六、糖化工艺分类糖化工艺分类是依据是否采用辅料可分为：1．全麦芽单醪糖化法（煮出法、浸出法）;2．带辅料双醪糖化法（煮出法）;3．外加酶糖化法;4．高浓糖化法;5．麦皮分离糖化法。双醪煮出糖化法示例糖化锅糊化锅45℃（30分钟）70℃20分钟90℃10分钟100℃10分钟（10分钟）（30分钟）52℃（20分钟）20分钟63℃（20分钟）10分钟72℃（碘检合格）约40分钟5分钟78℃麦汁过滤第三章麦汁过滤一、麦汁过滤的目的糖化结束后，应在最短的时间内将从原料中溶出的物质（麦汁）与不溶性的物质（麦糟）分开，以得到澄清的麦汁。•基本概念头道麦汁（第一麦汁）；洗糟麦汁（第二麦汁、洗涤麦汁）；“满锅”麦汁；煮沸终了麦汁；接种麦汁（冷却后麦汁）。二、麦汁过滤的要求1.迅速、彻底的获得浸出物2.麦汁清亮；浊度小于20EBC3.水与麦糟的接触时间短，洗糟时间尽量短4.吸氧少；要求小于0.1mgO2/L5.无洗糟残水，无残留麦糟，无沉淀排入下水道。从而降低废水处理费用，保护生态环境。三、过滤槽过滤•过滤槽操作过程分为：（八点）•进水、进醪、静置、回流、过滤、洗糟、排糟、清洗。•1.进水：•检查过滤筛板，由槽底通入76~78℃的热水，以浸过筛板为度。2.进醪：•此过程是顺利进行过滤的前提条件，糖化锅醪液连续搅拌下，尽快地泵入过滤槽，并使之分布均匀。•新式过滤槽：下面进醪，吸氧少，分布均匀。•进醪时，可利用耕糟机慢速搅拌。3.静置：静置时间一般：10~15分钟。作用•（1）“后糖化”：α—淀粉酶少量活性；•（2）“分层现象”：醪液比重的不同，沉淀形成•[1]清亮麦汁•[2]粘稠悬浮物•[3]麦糟（过滤层）•[4]粗粒沉淀物•筛板--------------------•[5]细小沉淀物，麦汁，水4.预过滤及回流•筛板与槽底之间有水、麦汁、细小沉淀物•先将麦汁排出阀门顺序打开，排出浑浊麦汁，并立即关闭，可连续3~4次。或者麦汁过滤泵开、关数次。这样麦汁流出形成“涡流”使筛板下的沉淀物尽快排出。•开始过滤出的麦汁是浑浊的，必须进行“回流”的操作，一般回流3~5分钟，麦汁可以清亮。5、头道麦汁的过滤•开始过滤时，过滤层形成不太好，控制过滤流速为正常的1/2~1/3，以免流速过快糟层吸紧。•头道麦汁的过滤时间最好＜1小时。•影响头道麦汁过滤时间的因素：•1）头道麦汁的浓度：一般控制在14~18度•头道麦汁的浓度高，过滤时间延长。6、洗糟•在头道麦汁过滤之后，残留在糟中的浸出物应尽可能的回收，这一过程称为洗糟。•由此需要的热水，称为“洗糟水”。最后剩余的含有少量浸出物的水，称为“洗糟残水”，洗糟残水的浓度称为“残糖”。•洗糟时间最好＜1.5小时。（7）排糟•打开排糟口，调整耕刀，快速搅拌，进行排糟。•（8）清洗•每次过滤结束时，用水将过滤槽清洗干净（特别是筛板）。一定时间CIP彻底清洗。四、麦汁过滤过程的检查1．头道麦汁的检查1）外观、气味和口味的检查2）头道麦汁浓度的测定3）碘试验4）头道麦汁数量的测定另外，如有可能，还须检查头道麦汁的pH值（最好低于5.6）及氧含量。第四章麦汁煮沸一、麦汁煮沸的目的和作用蒸发多余的水分蛋白质沉淀——凝固物形成酶的破坏、麦汁灭菌、酒花成分的溶出pH的降低、还原物质的形成不良气味的挥发二、麦汁煮沸的方法和设备1.内加热器煮沸锅1.内加热器煮沸锅如今许多现代化的煮沸锅均采用内加热器。它的特点是：麦汁穿过垂直安装在煮沸锅内的列管式加热器中的列管而被加热向上沸腾。蒸汽被冷凝。在加热器的上方安装有伞形分布罩，借此使上升的麦汁反射向四周，同时可避免泡沫的形成。麦汁在煮沸锅中循环良好。2.外加热器煮沸锅外加热器煮沸锅此煮沸锅的特点是外加热器独立安装在锅体外，从煮沸锅底部流出的麦汁借助于泵，通过外加热器进行每小时7~12次的循环加热。麦汁从外加热器的下部进入，加热煮沸后，由上部排出并进入麦汁煮沸锅。在外加热器里很容易产生过压，因此，在外加热器里麦汁煮沸沸点温度可达106~108℃。在煮沸锅麦汁入口处，由于压力降低的缘故，带来强烈的水分蒸发，因此可缩短麦汁煮沸时间，而不影响煮沸效果。３.低压麦汁煮沸目前较多采用内加热煮沸锅进行低压麦汁煮沸工艺，低压内加热煮沸锅应属于压力容器。所以在乏汽排汽管必须安装安全阀，真空阀，排汽阀，乏汽排汽管闸板，并且锅壁厚度，焊接质量也要满足压力容器的规范要求。低压内加热煮沸锅是密封式的带压煮沸，所以要采用密封式的人孔，酒花自动添加系统。目前低压麦汁煮沸的温度较多采用102~104℃，锅内压力为0.108~0.12ＭPa。低压动态煮沸控制系统简介•低压动态煮沸的过程一般分成以下三个步骤：1）常压预煮沸：为了除去煮沸锅、压力调节系