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啤酒 生产工艺
1.啤酒的起源 世界最早的啤酒:时间:4千余年前 发明人:苏美尔人 饮用方法:麦杆 中国最早的啤酒(醴):时间:四、五千年前 中国近代啤酒从欧洲传入 第四章 啤酒生产工艺 2、什么是啤酒 啤酒 是以麦芽为主要原料,添加酒花,经酵母发酵酿制而成的,是一种含二氧化碳、起泡、低酒精度的饮料酒。a、一种低酒精度的饮料,每100g啤酒中仅含酒精3-5g,一般不超过8g;b、含有一定量的二氧化碳,可以形成洁白细腻的泡沫;c、有特殊的啤酒花清香和适口的苦味;d、有较高的营养价值,即有较高的发热量和含有丰富的营养成分。啤酒具有以下特点:啤酒与其他发酵酒的主要不同点:a、使用的原料不同,啤酒以大麦芽和啤酒花为主要原料;b、使用的酿造方式和酵母菌种不同。啤酒有特殊的或专用的酿造方法,发酵用的酵母菌适经纯粹分离和专门培养的啤酒酵母菌种;c、啤酒的生产周期不固定,可根据品种、工艺和设备条件而变化,短的仅14天,长的可达40天以上。3、啤酒的功效 解渴解渴 提神提神 助消化助消化 利尿利尿 减肥减肥 防病防病 适量饮用 a、不同原麦汁浓度的啤酒:8-18P b、不同色泽的啤酒:浅色啤酒、深色啤酒、黑啤酒等 c、不同工艺条件的啤酒:如冰啤酒、干啤酒、纯生啤酒等 5、啤酒的分类 美国将啤酒按酒精含量分 无醇啤酒 酒精含量低于0.5%低酒精度啤酒 酒精含量低于2.5%淡爽啤酒 酒精含量低于2.53%普通啤酒 酒精含量低于3.54%高酒精度啤 酒酒精含量低于45.5%特殊类型啤酒 新型啤酒 一 啤酒概述 啤酒分类 鲜啤酒(生啤酒)未经过巴氏灭菌 熟啤酒 经过巴氏灭菌 纯生啤酒 啤酒发酵成熟后,经过过滤,以物理过滤法去除啤酒中蛋白质、菌体等物质的方法替巴氏灭菌代 干啤酒 以麦芽为主要原料,其它淀粉质原料或糖类及酒花为辅料,制成的原麦汁浓度约10%、发酵度达72%以上,成品色泽浅、苦味轻、口味淡爽、低糖低热量的新型啤酒。冰啤酒 冰啤酒 是一种将原啤酒进行有限度的冰晶化处理,并进一步强化冷混浊物去除而得的、质量更为优良的新型啤酒 一般是将嫩啤酒经过有限度的冰晶化处理后,在2.2下储存数天,再趁冷进行精滤,不去除啤酒中的小冰晶 啤酒酿造四元素:啤酒酿造四元素:麦芽、啤酒花、酵母、水。麦芽、啤酒花、酵母、水。二、啤酒酿造-原料 2 2-1 1大麦大麦 为什么啤酒用大麦作为主要原料?为什么大麦发芽后才能用于做啤酒?大麦的化学组成:(1)淀粉 大麦的主要贮藏物大麦的主要贮藏物,存于胚乳细胞存于胚乳细胞内,淀粉颗粒中大约含97%的化学纯淀粉,0.05-0.15%的含氮化合物,0.2-0.7%的无机盐,0.6%的高级脂肪酸。(2)纤维素、半纤维素和麦胶物质 构成大麦胚乳细胞壁构成大麦胚乳细胞壁的主要物质,的主要物质,在大麦发芽过程中合成的纤维素酶在大麦发芽过程中合成的纤维素酶、半纤维素酶、-葡萄糖酶及其它酶类将细胞壁破解后,其它水解酶类方能进入细胞分解淀粉等大分子物质。(3)蛋白质 含量高低及其类型直接影响制麦和酿造工艺及啤酒质量。(4)多酚类物质 约占其干重的约占其干重的0.1-0.3%,这些多酚类物质对啤酒质量和口味的影响目前没有形成统一认识。辅助原料 传统啤酒发酵采用100%麦芽(德国)中国采用大米(碎米),用量中国采用大米(碎米),用量2525-50%50%降低成本 减少蛋白质含量 改善麦芽汁浸出物组成,不容易浑浊 改善啤酒风味使之柔软、色淡 优点 2-2 啤酒花 啤酒生产为什么要使用啤酒花?酒花素有什么功效?啤酒花 始于德国,属桑科、律草属,多年生曼生攀援草本植物 其名较多,如蛇麻花、忽布花等 雌雄异味,生产上主要用雌花 主要成分 酒花树脂、酒花油、多酚物质酒花树脂、酒花油、多酚物质 赋予啤酒特有的香味和爽口的苦味 增进啤酒的泡沫性和稳定性 与麦汁共沸时促进蛋白质凝固 防腐能力 啤酒花啤酒花作用作用 2-3 酵母啤酒之魂 啤酒酵母从何而来?为什么酵母被称为“啤酒之魂”?可发酵糖 氨基酸 氧 矿物质 维生素 麦汁麦汁 主要的啤酒酵母菌 有两种:有两种:顶酵母顶酵母和和底酵母底酵母。用显微镜看时,顶酵母呈现的卵形稍比底酵母明显。顶酵母名称的得来是由于发酵过程中,酵母上升至啤酒表面并能够在顶部撇取。底酵母则一直存在于啤酒内,在发酵结束后并最终沉淀在发酵桶底部。顶酵母产生淡色啤酒,烈性黑啤酒,苦啤酒。底酵母底酵母产出贮藏啤酒和产出贮藏啤酒和Pilsner。2-4 水啤酒的血液 为什么说水是啤酒的血液?为什么说水是啤酒的血液?啤酒发酵用水指糖化用水和洗涤麦糟用水,这两部分直接参与工艺反应,为麦汁和啤酒的组成部分。如水中存在重酸钙、镁盐 会引起 麦芽醪酸度降低 改变糖化醪的pH 影响酶的最适宜作用条件 收得率降低约1-3%并引起酒花变味,变得粗 啤酒原料粉碎啤酒原料粉碎 麦汁制备麦汁制备(糖化)(糖化)麦麦 汁汁 处处 理理 啤啤 酒酒 发发 酵酵 啤酒的澄清啤酒的澄清(过滤)(过滤)啤酒的包装啤酒的包装 三、啤酒酿造工艺-流程 麦芽制造麦芽制造 大麦制成麦芽是啤酒生产的开始,制造麦芽的目的主要有 使大麦生成各种酶,如酯酶、淀粉酶、半纤维素分解酶等 使大麦粒中的淀粉、蛋白质等物质在酶作用下,达到适度溶解 通过麦芽的焙燥除去麦芽中多余的水分和生腥味 二、麦芽汁制备二、麦芽汁制备 麦芽汁制备过程也称糖化过程 将麦芽粉碎与水混合,借助麦芽自身的多种水解酶,将淀粉和蛋白质等高分子物质进一步分解成可溶性低分子糖类、糊精、氨基酸、肽等,即糖化过程 由此制出的浸出物即为麦芽汁 麦汁制备过程:麦汁制备过程:麦芽、大米等原料由投料口或立仓经斗式提升机、螺旋输送机等输送到糖化楼顶部,经过去石、除铁、定量、粉碎粉碎后,进入糊化糊化锅、糖化糖化锅糖化分解成醪液,经过滤槽/压滤机过滤过滤,然后加入酒花煮沸煮沸,去热凝固物,冷却冷却分离 工艺流程 水水 糊化糖化 麦芽粉碎麦芽粉 大米粉碎大米粉 酒花酒花 过滤煮沸澄清冷却定型麦芽汁定型麦芽汁 麦糟麦糟 麦汁制造麦汁制造是将固态麦芽、非发芽谷物、酒花用水调制加工成澄清透明的麦芽汁的过程。原料处理 为了提高浸出率,原料和辅料必须进行粉碎粉碎 目的目的:使整粒谷物经粉碎后有较大的比表面积,使物料中贮藏物质增加和水、酶的接触面积,加速酶促反应及物料的溶解。麦芽原料的粉碎要求粉碎要求做到皮壳破而不碎,且胚乳尽可能的细,从而避免由于皮壳过细造成的过滤困难。对于像大米、玉米等辅助原料则要求越细越好。糊化及糖化 糊化糊化即是辅料在50的料液中,其淀粉颗粒吸水膨胀,表层胶质溶解,内部的淀粉分子脱离膨胀的表层进入水中,再升温至70左右成糊状物,为下一步进行糖化反应作必要的准备。糖化时的主要物质变化 a)非发芽谷物中淀粉的糊化和液化 糊化糊化:淀粉受热吸水膨胀,从细胞壁中释放,破坏晶状结构并形成凝胶的过程 液化液化:淀粉在热水中糊化形成高粘度凝胶,如继续加热或受到淀粉酶的水解,使淀粉长链断裂成短链状,粘度迅速降低的过程 b)淀粉的糖化:指辅料的糊化醪和麦芽中淀粉受到麦芽中淀粉酶的分解,形成低聚糊精和以麦芽糖为主的可发酵性糖的全过程。(1)淀粉糖化的要求:糖化时,淀粉受到麦芽中淀粉酶的催化水解,液化和糖化同时进行 (2)糖化过程中的淀粉酶:啤酒酿造中淀粉的分解全部依赖于淀粉酶的酶促水解反应 c)糖化过程中蛋白质的水解 麦芽的蛋白质水解情况对麦汁组分具有决定性意麦芽的蛋白质水解情况对麦汁组分具有决定性意义,麦芽的糖化过程可以起到调整麦汁组分的作义,麦芽的糖化过程可以起到调整麦汁组分的作用。用。(1)蛋白质及其水解产物和啤酒的关系:麦汁中氨基酸过多,影响酵母的增殖和发酵;而其中氨基酸过少,则酵母增殖困难,最后导致发酵困难(2)定型麦汁含氮组分的要求:麦汁中高分子可溶性氮应不超过总氮的15%(3)麦芽中蛋白酶及其性质:麦芽糖化时,起催化水解作用的蛋白酶类主要是内切肽酶和羧基肽酶(4)糖化过程中麦芽蛋白质水解的控制:糖化过程中麦芽蛋白质分解的深度和广度远远不如制麦芽时深刻 麦芽醪麦芽醪过滤 定义:糖化过程结束时,已经基本完成了麦芽和辅料中高分子物质的分解,萃取。必须在最短时间内把麦汁和麦糟分离的过程。方法:过滤槽法、压滤机法、快速过滤法过滤槽法、压滤机法、快速过滤法等。趁热过滤(7080 ),回流510min。第一麦汁:用过滤方法提取糖化料中的麦汁。第二麦汁或洗涤麦汁。麦汁的煮沸和酒花添加 经过滤后清亮的麦汁,还需要经过滤后清亮的麦汁,还需要煮沸煮沸。蒸发掉多余水分,浓缩到规定浓度;蒸发掉多余水分,浓缩到规定浓度;破坏全部酶系,保证在以后酿造过程中麦汁破坏全部酶系,保证在以后酿造过程中麦汁组分的一致性组分的一致性,稳定麦汁成分;稳定麦汁成分;使热凝固物析出使热凝固物析出,避免啤酒浑浊;避免啤酒浑浊;杀死麦汁中的杂菌;杀死麦汁中的杂菌;浸出酒花中的有效成分;浸出酒花中的有效成分;排除麦汁中特异的臭味排除麦汁中特异的臭味 。澄清及冷却 麦芽汁经过煮沸后,含有一定量的酒花糟和产生一系列的热凝固物,后者对啤酒发酵过程与啤酒的非生物学稳定性有很大的危害。一般啤酒企业采用回旋沉淀法和自然沉淀法除去。麦汁冷却冷却的目的,主要是使麦汁达到主发酵最适宜的温度68,同时使大量的冷凝固物析出 另外,为了满足酵母在主发酵初期繁殖的需要,要充入一定量的无菌空气,溶解氧浓度应达610mg/L,此时的麦汁我们叫它定型麦定型麦汁汁 麦汁冷却设备通常采用薄板冷却器。三、三、发酵工序发酵工序 根据酵母在啤酒发酵液中的性状,可将它们分成两大类:上面啤酒酵母和下面啤酒酵母。上面啤酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)在发酵时,酵母细胞随CO2浮在发酵液面上,发酵终了形成酵母泡盖,即使长时间放置,酵母也很少下沉。下面啤酒酵母(Saccharomyces carlsbergensis)在发酵时,酵母悬浮在发酵液内,在发酵终了时酵母细胞很快凝聚成块并沉积在发酵罐底。卡尔斯伯酵母(Sac.carlsbergensis)-因丹麦卡尔斯伯(Carlsberg)地方而得名,是啤酒酿造业中的典型底面酵母。1883年,Carlsberg实验室分离出世界上第一个的单细胞酵母菌。自此以后这种啤酒酵母被称作Carlsbergensis A.A.啤酒酵母啤酒酵母 能发酵葡萄糖、麦芽糖、蔗糖 上面啤酒酵母和下面啤酒酵母,两者在细胞形态、对棉子糖发酵能力、凝聚性以及啤酒发酵温度等方面有明显差异。国内啤酒厂一般都使用下面啤酒酵国内啤酒厂一般都使用下面啤酒酵母生产啤酒。母生产啤酒。当培养组分和培养条件改变时,两种酵母各自的特性也会发生变化。用于生产上的啤酒酵母,种类繁多。不同的菌株,在形态和生理特性上不一样,在形成双乙酰高峰值和双乙酰还原速度上都有明显差别,造成啤酒风味各异。啤酒酵母的凝絮性啤酒酵母的凝絮性 是重要的生产特性,会影响酵母回收再利用于发酵的可能,影响发酵速率和发酵度,影响啤酒过滤方法的选择,乃至影响到啤酒风味。发酵初期酵母是分散的,达到某发酵度,发酵减弱后,酵母开发酵初期酵母是分散的,达到某发酵度,发酵减弱后,酵母开始形成并不紧密的絮状沉淀,发酵结束时,器底形成较多沉淀,始形成并不紧密的絮状沉淀,发酵结束时,器底形成较多沉淀,经震荡,酵母较快分散,静置一段时间,又能重新沉降,此类酵经震荡,酵母较快分散,静置一段时间,又能重新沉降,此类酵母称作母称作“凝絮性”酵母“凝絮性”酵母,是目前酿造中用于快速发酵制造清爽型是目前酿造中用于快速发酵制造清爽型啤酒常采用的酵母。啤酒常采用的酵母。我国传统啤酒生产常用凝聚性菌株,发酵后便于收集酵母,啤酒过滤快 B.啤酒发酵机理啤酒发酵机理 啤酒是依赖于纯种啤酒酵母,对麦汁某些组分进行一系列的代谢过程,产生酒精等各种风味物质,构成有独特风味的饮料酒。糖类的发酵 啤酒酵母的可发酵性糖和发酵顺序是:葡萄糖果糖蔗糖麦芽糖麦芽三糖 麦汁含氮物质的转化 啤酒发酵初期,接种啤酒酵母必须通过吸收麦汁中的含氮化合物,用于合成酵母细胞蛋白质、核酸和其他含氮化合物,繁殖细胞 啤酒中风味物质的发酵代谢

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