啤酒工艺学.ppt
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1、啤酒工艺学,主讲 张云瑞 山东轻工业学院,第一章 啤酒酿造原料 第一节 大麦,一、大麦的品种 (一)根据用途分类 饲料大麦 颗粒不均匀,谷皮较厚,蛋白质含量较多,产量高,成熟早。 食用大麦 胶质物多,颗粒较小,蛋白质含量较高,产量高,成熟早。 啤酒专用大麦 粒大饱满,谷皮薄,淀粉含量高,蛋白质含量低。,第一章 啤酒酿造原料 第一节 大麦,(二)根据种植时间分类 春大麦 清明节前种植,成熟度不够整齐,休眠期较长。 冬大麦 在秋后种植,成熟度整齐,休眠期较短。 (三)根据外观色泽分类 白皮大麦 成熟后谷皮呈淡黄色,有光泽,籽粒肥大 饱满,淀粉含量高,发芽整齐。 黄皮大麦 成熟后谷皮呈黄色,颗粒小,
2、淀粉含量少。 紫皮大麦 成熟后谷皮呈淡紫色,颗粒小,淀粉含量 少,谷皮较厚。,第一章 啤酒酿造原料 第一节 大麦,(四)根据麦穗形态分类 直穗大麦 成熟时麦穗直立,有二、四、六棱大麦之分。 曲穗大麦 成熟时麦穗下垂,穗长而细,均为二棱大麦。 (五)根据生长形态分类 六棱大麦 是大麦的原始形态。麦穗断面呈六角形,有六 行麦粒围绕一根穗轴而生,籽粒不够整齐,相 对蛋白质含量较高,淀粉含量较低。 四棱大麦 是六棱大麦的变种,它的籽粒不像六棱大麦那样对称,有二对籽粒互为交错,此大麦粒小且不整齐,谷皮较厚,蛋白质含量较高。 二棱大麦 也是六棱大麦的变种,沿穗轴只有对称的二行籽粒,因此籽粒饱满、整齐、颗粒
3、大,相对淀粉含量高,蛋白质含量低。,第一章 啤酒酿造原料 第一节 大麦,二、大麦的结构 (一)胚 由胚芽、胚根、盾状体和上皮层组成。盾状体与胚乳衔接,功能是将胚乳内的养料供给生长的胚芽、胚根。 (二)胚乳 是胚的营养仓库。由淀粉细胞层和脂肪细胞层组成。淀粉细胞层是胚乳的核心。细胞之间的空间处由蛋白质组成的骨架支撑,外部被糊粉层包围。糊粉层是产生各种水解酶的场所,也是有生命的组织,也进行呼吸作用。 (三)皮层,第一章 啤酒酿造原料 第一节 大麦,谷皮 在麦汁制备时可作为过滤介质而被利用。 果皮 刚收获的大麦,果皮的外表面有一蜡质层,对赤霉酸和氧是不透性的。 种皮 是一种半渗透性薄膜,可渗透水及某
4、些离子,却不能渗透高分子物质。 三、大麦的化学组成 (一)水分 12%左右 (二)碳水化合物 1、 淀粉 占总干物质重量的58%65%。 2、纤维素 占总干物质重量的3.5%7.0%。,第一章 啤酒酿造原料 第一节 大麦,3、半纤维素与麦胶物质 -葡聚糖是半纤维素的重要组成部分。胚乳半纤维素主要含-葡聚糖及少量的戊聚糖,不含糖醛酸;谷皮半纤维素主要含戊聚糖及少量的-葡聚糖和糖醛酸。麦胶物质在组成上与胚乳半纤维素无差别,只是分子量比半纤维素低。 4、低糖 大麦中含有2%左右的低分子糖类,包括蔗糖、葡萄糖、果糖、麦芽糖、葡二果糖以及少量的棉子糖。这些糖类可以作为胚芽、胚根萌发时的营养以及呼吸消耗。
5、,第一章 啤酒酿造原料 第一节 大麦,(三)蛋白质 啤酒酿造用大麦要求蛋白质含量适中,以9%12%为宜。 大麦中的蛋白质主要是简单蛋白质,可以分为四类: 1、清蛋白(麦白蛋白) 占蛋白质总量的4%。分为B1和B2两组,B1组在煮沸时被除去,B2组可能与多糖结合,对啤酒泡持性起重要作用。 2、球蛋白(麻仁球蛋白)占蛋白质总量的31%。分为四个组分(、),-球蛋白是引起啤酒混浊的重要物质。,第一章 啤酒酿造原料 第一节 大麦,3、醇溶蛋白(胶蛋白)占蛋白质总量的36%。有五个组分(、),其中和组分是造成啤酒冷混浊和氧化混浊的重要成分。是麦糟蛋白的主要组成分。 4、谷蛋白 占蛋白质总量的29%。和醇
6、溶蛋白一样,是构成麦糟蛋白质的主要成分,也是由多种组分构成。 (四)脂肪 大麦中含有2%3%的脂肪。发芽时,部分脂肪被消耗,部分经酶促反应转化为甘油和脂肪酸。麦芽脂肪大部分留在麦糟中,有很少部分进入麦汁。,第一章 啤酒酿造原料 第一节 大麦,(五)无机盐 占干物质重量的2.5%3.5%。主要成分有钾、磷、硅、钠、钙、镁、铁、硫、氯等。无机盐是胚芽和酵母不可缺少的营养物质,其中最重要的无机盐是磷酸盐(钾、钙、镁)。磷酸盐不仅是酵母的营养成分,而且也是一种化学缓冲剂,在发芽、糖化、发酵和成品酒中,对正常酸度均有调节和稳定作用。 (六)维生素 大麦富含维生素,集中分布在胚和糊粉层等活性组织中,有VB
7、1、VB2、VB6、VC、VH、泛酸、叶酸等多种维生素。 VB复合体是酵母极为重要的生长素。 (七)多酚物质 大麦含多酚物质约0.1%0.3%,主要,第一章 啤酒酿造原料 第一节 大麦,存在于糊粉层和种皮中。麦汁煮沸时,多酚物质和蛋白质结合,生成不溶性沉淀物。 四、啤酒酿造对大麦质量的要求 (一)感官检验 1、外观和色泽 新鲜、干燥、皮壳薄、色泽淡黄而有光泽,是成熟大麦的标志。 2、气味 有麦秆香味,咀嚼有淀粉味,并略带甜味。,第一章 啤酒酿造原料 第一节 大麦,3、夹杂物 不超过2%为宜。 4、麦粒整齐度 要求大麦颗粒大小均匀整齐,品种单一,不夹杂其它品种。不同产地,不同年份的大麦应分别存放
8、。 5、麦粒形态 要求粒大、饱满、皮薄、具有细密的纹道。 (二)物理检验 1、公石重量 100L麦粒的重量。约6872kg。 2、千粒重 1000粒大麦的重量。3545g 3、均匀度 是指不同腹径大麦颗粒的比例。腹径在2.52.8mm之间的大麦为一级大麦;2.22.5mm之间为二级大麦。 4、胚乳状态(切断试验) 把大麦粒从纵面或横面切开,可以看到三种状态:粉质粒、玻璃质粒、半玻璃质粒,第一章 啤酒酿造原料 第一节 大麦,玻璃质粒大麦难以浸透和发芽,玻璃质粒分为永久性和暂时性两类:暂时性玻璃质粒是淀粉颗粒堆积过密所致,经过浸麦和发芽后,即可消失,不影响大麦的品质;永久性玻璃质粒则形成于细胞结构
9、中,发芽时很难溶解。 5、发芽力和发芽率 发芽力是指大麦在适宜的条件下发芽三天,发芽麦粒占总麦粒的百分数。发芽率则是发芽五天,发芽麦粒占总麦粒的百分数。 发芽力表示大麦发芽的均匀性,发芽率表示大麦发芽的能力。 6、水敏性试验 水敏性是指大麦吸收较多水分后,抑制大麦发芽的现象。,第一章 啤酒酿造原料 第一节 大麦,7、吸水能力 水温为14,浸渍3天,大麦含水量为45%以上为满意。 (三)化学分析 1、水分 12%左右 2、大麦淀粉含量和浸出物含量 淀粉含量一般在58%65%之间,浸出物一般在72%80%之间,高于淀粉含量14.75% 3、蛋白质含量 9%12%之间为佳。,第一章 啤酒酿造原料 第
10、二节 辅助原料,一、使用辅助原料的目的 降低生产成本,提高啤酒质量。 二、辅助原料的种类 1、大米 须经过精碾,除去大米表皮的蛋白质细胞层,降低蛋白质含量,减少脂肪含量。一般采用碎粒的籼米比较经济。 2、玉米 必须脱胚;应用新玉米。,第一章 啤酒酿造原料 第二节 辅助原料,3、小麦 4、大麦 5、糖类和糖浆 6、酶制剂 三、使用辅料应注意的问题 1、辅料使用量应考虑麦芽的糖化能力。 2、辅料的使用不造成过滤困难。 3、有利于降低啤酒生产成本。 4、有利于提高啤酒的质量,风味人们能接受。,第一章 啤酒酿造原料 第三节 酒花,一、酒花的化学组成 (一)酒花油 酒花油的成分在200种以上,分为两类:
11、一类是碳氢化合物,另一类是含氧化和物。 (二)- 酸 是啤酒中苦味的主要成分,具有强烈的苦味和很强的防腐能力,可降低啤酒的表面张力,增加啤酒的泡沫稳定性。含量为5%11%。 (三) - 酸 也是苦味物质,但不如- 酸 强。含量为11%。 (四)多酚物质 是一个混合物,主要包括单宁、花色苷,是引起啤酒混浊的主要成分。对啤酒酿造有双重作用。 二、酒花的储存 避高温、防氧化。 三、酒花的质量标准 四、酒花制品,第一章 啤酒酿造原料 第三节 酒花,(一)酒花粉及酒花颗粒 (二)酒花浸膏 干燥酒花以有机溶剂按逆流分配原理萃取。常用的有机溶剂为苯、甲苯、二氯甲烷、三氯甲烷、甲醇、乙醇等。酒花浸膏因不含单宁
12、等物质不宜单独使用。 (三)异构浸膏 普通酒花浸膏在碱性溶液中加热,或在乙醇中于Ca+、Mg+存在的条件下加热处理,使- 酸异构化,再用有机溶剂提纯。 (四)酒花油 一种是常温酒花油蒸馏液,另一种是低温酒花油蒸馏液。,第一章 啤酒酿造原料 第四节 水,啤酒生产用水可分为五个方面,即酿造用 水、冷却用水、洗涤用水、锅炉用水、制麦用水。 生产淡色啤酒应以软水为主;生产浓色啤酒可以选用暂时硬度偏高的水;锅炉用水必须是软水防止产生水垢;冷却用水即需要是软水,同时还要求含金属盐少,防止产生腐蚀作用;浸麦用水以中等硬度的水为好;洗涤用水则不能含微生物。,第一章 啤酒酿造原料 第四节 水,一、啤酒酿造用水水
13、质要求及水质与酿造的关系 (一)糖化用水的质量要求 1、外观 无色透明,无悬浮物及沉淀物。 2、口味 有清爽的味感。无咸、苦、涩等异味。 3、pH值 67为宜。 4、硬度 总硬8以下为宜,暂硬2 5为好。 5、有机物 高锰酸钾消耗量应为03mg/L。,第一章 啤酒酿造原料 第四节 水,6、总溶解盐类 固形物的含量以150200mg/L为宜。 7、铁盐 以不超过0.3mg/L为佳。铁盐的存在会氧化麦汁中的单宁,增加麦汁色度,使啤酒带有铁腥味并易发生混浊。 8、锰盐 0.1mg/L以下为好。微量锰盐有利于酵母生长,过量则使啤酒缺乏光泽,口味粗糙。 9、硅酸盐 以SiO3计,应在30mg/L以下。过
14、量则麦汁不清,发酵时形成胶团,影响发酵和啤酒过滤;引起啤酒胶体混浊;使啤酒口味粗糙。 10、其他金属离子 重金属离子的含量必须符合饮用水的标准。过量抑制酵母和酶的活性,并使啤酒出现早期混浊,对人体健康也是有害的。,第一章 啤酒酿造原料 第四节 水,11、硫酸钙 11.5g/L为宜。 12、氯及氯化物 氯含量不超过0.3mg/L。氯化物最适含量为2060mg/L。 13、氮化合物 硝酸盐应在0.2mg/L以下。亚硝酸盐和氨态氮最好不检出。 14、有害微生物 37下培养24h,1mL水中细菌总数不得超过100个,不得有大肠杆菌和八联球菌存在。,第一章 啤酒酿造原料 第四节 水,(二)水的硬度 是指
15、溶解在水中的碱金属盐的总和,而钙盐和镁盐是硬度指标的基础。 德国硬度 每升水中含有10mg的氧化钙为1度。 一般水质硬度在130之间。04为最软水;4.18.0为软水;8.112.0为普通软水;12.118.0为中等硬水;18.130为硬水。,第一章 啤酒酿造原料 第四节 水,水的硬度有三种: 暂时硬度:是钙和镁的碳酸氢盐溶解于水中的硬度。 永久硬度:是钙和镁的硫酸盐、硝酸盐或氯化盐等溶解在水中的硬度,又称非碳酸盐硬度。 负硬度:是溶解在水中的钾和钠的碳酸氢盐和碳酸盐。负硬度的存在使水呈碱性。,第一章 啤酒酿造原料 第四节 水,(三)水中钙、镁离子对啤酒酿造的影响 1、水中钙、镁的碳酸氢盐的降
16、酸作用Ca(HCO3)2+2KH2PO4 CaHPO4 +K2HPO4+2H2O+2CO2 2、水中钙、镁重碳酸盐的缓冲作用 Ca(HCO3)2 Ca2+2HCO3- HCO3-+H+ H2CO3 3、水中钙、镁硫酸盐的增酸作用,第一章 啤酒酿造原料 第四节 水,3CaSO4+4K2HPO4Ca3(PO4)2 +2KH2PO4+3K2SO4 4、钙、镁离子的其他作用 钙离子:保护-淀粉酶的耐热性,促进麦汁澄清,增加酵母凝聚性。 镁离子:对啤酒风味不利,但是某些酶的辅酶因子。,第一章 啤酒酿造原料 第四节 水,二、酿造用水的改良和处理方法 水质改良的方法主要有以下几类: 1、机械过滤 除去水中的
17、浮杂物,改善水的色度和透明度。 2、软化处理 降低水的硬度,即除盐处理。 3、水质改良 改善酿造水的性质。 4、吸附过滤 减少水中的有机杂质和微生物,改善水的色度。 5、消毒与灭菌 杀死水中的微生物和藻类。,第一章 啤酒酿造原料 第四节 水,常见的几种水质处理方法有: 1、煮沸法 2、加石膏法 增加永久硬度。生成磷酸钙沉淀,损失了作为麦汁缓冲物质和酵母营养的可溶性磷酸盐。此法应注意以下几点: (1)原水状况 暂硬特别高的水应先软化再加石膏;原水硫酸钙硬度很高的水不宜再加石膏;水质特别软的水可补加石膏。 (2)石膏质量 应选用溶解性能好,纯度高的石膏。,第一章 啤酒酿造原料 第四节 水,(3)酒
18、花加量 酒花加量应适当增加。 (4)石膏加量 糖化用水每升含硫酸钙不得超过2.2g,我国一般每吨水加石膏100150g。 糖化用水的暂硬在10以下时,可用下式计算石膏加量: W=n*v*3.07*1.3 W 每100L水需加石膏量(g) n 原水的暂时硬度(以度计) v 水量(以100L计) 3.07 每克氧化钙相应所需石膏的系数,即,第一章 啤酒酿造原料 第四节 水,CaSO42H2O/CaO=172/56=3.07 1.3 所需石膏的附加系数 3、加酸改良法 添加的酸主要有乳酸、酒石酸、磷酸。 4、活性炭处理法 能吸附有机杂质、金属离子及游离氯、酚等,对水起一定的吸附、过滤作用。广泛应用在
19、除去水中有机杂质和水中分子态胶体微细颗粒杂质,多用于电渗析法和离子交换法的预处理,也可用作退氯处理。,第一章 啤酒酿造原料 第四节 水,5、离子交换法 2RSO3-H+Ca2+=(RSO3)2Ca+2H+ RN+OH-+Cl-=RNCl+OH- 交换的结果是水中的Ca2+和Cl-被RSO3-和RN+吸附,而离子交换剂上的H+和OH-进入水中,这样就除去了水中的Ca2+和Cl-。吸附着Ca2+和Cl-离子的交换树脂,再用酸(如H2SO4)或碱(如NaOH)洗涤再生,再使之恢复成本来的模样RSO3H或 RNOH即可重新使用。 此法方法可靠,出水水质较高,根据不同设计可满足不同工艺的用水要求,同时,
20、此法出水量大,水处理成本较低。但此法管理复杂,再生频繁,且再生周期长,再生酸碱用量大,再生液排放造成污染。,第一章 啤酒酿造原料 第四节 水,用离子交换树脂可以制备无离子水,但对于我们酿造用水来说,不必达到无离子水平,可按要求选择离子交换树脂的类型。一般同性树脂中,弱型比强型交换量大。 离子交换法处理水,不仅适用于酿造用水的处理,锅炉用水、冷却用水以及洗瓶用水也可以采用离子交换法处理,只是它们与酿造用水选择的离子交换剂的种类不同。酿造用水选择的离子交换剂是合成树脂,是通过树脂上的H+、OH-取代水中的离子;而锅炉用水、冷却用水、洗瓶用水,他们选择的是Na+交换剂,即用Na+取代水中的Ca2+、
21、Mg2+。,第一章 啤酒酿造原料 第四节 水,6、离子交换膜电渗析法 此法只能除去水中的离子杂质,而不能除去非离子态杂质。 此法原理是水中的阴、阳离子,在直流电场的作用下会定向移动,阳离子向阴极移动,阴离子向阳极移动。离子交换膜是有离子交换性能的薄膜,阳离子交换膜让水中阳离子透过,阴离子交换膜让水中阴离子透过。阳膜、阴膜交替排列,并在两端设置电极,通上直流电,把所需处理的原水通入阳膜和阴膜之间的隔室内,水中的正负离子就会向两极迁移。,第一章 啤酒酿造原料 第四节 水,此种方法的优点是生产费用低,膜使用寿命长,除盐效果好,缺点是耗电量大,设备投资费用高,不能除去非离子态杂质。 7、反渗透法 此法
22、目前用的比较多。常压下,纯水向含盐水渗透,而反渗透则是在高压下,使含盐水中的水通过半渗透膜。 此法的关键在于制造高选择性和高流量的半渗透膜。此膜多采用合成材料制做,国内多采用醋酸纤维素膜(CA膜),它具有高透水性和较好的脱盐能力(除盐率96%98%)。,第一章 啤酒酿造原料 第四节 水,三、啤酒生产用水的消毒和除菌 1、砂滤棒过滤器除菌 此法是原水在外压作用下,通过砂滤棒的微小孔隙,水中存在的少量有机物及微生物被微孔吸附截留在砂滤棒表面。滤出的水基本上可达到无菌要求,可用于酵母洗涤。 此法只能除去水中微生物及部分有机杂质,对于水中溶解盐类、分子态杂质不起过滤作用。此法要求原水水质优良,无悬浮物
23、和胶体杂质。,第一章 啤酒酿造原料 第四节 水,2、紫外线杀菌 微生物受紫外光照射后,微生物的蛋白质和核酸吸收紫外光谱的能量,导致蛋白质和核酸结构发生破坏,引起微生物死亡。当波长在2600时,杀菌力最强。紫外线对清洁透明的水有一定的穿透能力,所以能使水达到杀菌效果。 此法的优点是杀菌速度快,效率高,不改变原水的物理性质和化学组成,不增加水的气味,结构简便,管理方便,便于自动控制。缺点是需经常更换新灯管,杀菌成本较高。,第一章 啤酒酿造原料 第四节 水,3、加氯杀菌 Cl2+H2O HClO+HCl HClO HCl+O 2Ca(ClO)2+2H2O HClO+Ca(OH)2+CaCl2 次氯酸
24、及新生态氧具有强烈的氧化作用,它很容易扩散到细菌细胞内,破坏细胞内的酶和细菌的生理机能而使细菌死亡。工厂常采用漂白粉代替。,第一章 啤酒酿造原料 第四节 水,加入水中的氯分为两部分,即作用氯(吸氯)和余氯。作用氯是和水中微生物、有机物及有还原作用的盐类(如亚铁、亚硝酸等)起作用的部分;余氯是为了保持水在加氯后有持久的杀菌能力,防止水中微生物孢子萌发(氯对孢子无杀菌作用)及外界微生物的侵入,需在水中存在的有效氯。 有效氯量为1.04.0mg/L,接触时间为15min。 加氯杀菌水有明显的气味,在啤酒厂的以下部门用水不宜使用:,第一章 啤酒酿造原料 第四节 水,1、糖化用水 含有余氯的水能破坏酶活
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