青岛啤酒技能培训第一部分第三节酿造用水质量指标要求.ppt

第一单元 糖化工段 第一部分 啤酒酿造原辅料 第三节 酿造用水质量指标要求,江南大学生物工程学院 孙军勇 TEL：13912358315 EMAIL：jysun2008yahoo.com.cn,青岛啤酒股份有限公司技能培训,啤酒酿造用水的原则,离子对啤酒酿造过程和啤酒产品质量的影响,生物酸化技术,1,2,3,本节的主要内容,啤酒酿造用水原则,酿造用水在啤酒产品中所占的比例按质量分数计算可以达到90%左右或以上，改变水的组成就有可能引起啤酒口味的变化；所以，控制均匀的水质对产品质量的均一程度具有重要的意义，对不符合酿造用水要求的水一定要进行适当的处理，合理的水处理应该是按啤酒工业生产的实际需要逆行“调制水质”和“均衡水质”的过程，也包括为不同品种需要进行的试验水质的改良过程。因此，要进行水处理控制水质时，应注意以下三个重要的原则： (1)必须按照不同工艺生产过程对离子的需要程度，提供合适的总离子数量和控制离子比例的平衡； (2)必须按照生产不同啤酒类型的需要，提供相应的满足风味需要的水质类型。 (3)必须始终按照各种需要保持这种水质的相对稳定，也就是保持水质的均一程度。,钙离子（Ca2+）,是酿造用水最基本、最重要的离子。 具有保护酶、调节PH、促进蛋白凝聚和酵母的沉降，在发酵过程形成草酸钙结晶去除草酸和获得较厚实的啤酒口味等许多方面对酿造有利的作用。 大约有超过1/2以上的钙离子(原料带人的和在糖化过程添加的部分)会在糖化、糊化过程和煮沸过程中损失掉;由于这个损失，有可能造成酿造过程后期的钙离子不足而导致一系列影响。所以，应该在麦汁煮沸过程中考虑合理的补充，可以按照离子平衡要求使用硫酸钙或者氯化钙。 钙离子在酿造过程中需求的参考标准是： 糖化与糊化过程应达到6080mg/L，有利于保护酶和提高浸出率，适量凝固蛋白质； 麦汁煮沸过程达到80100mg/L，可以帮助控制麦汁的pH，有利于蛋白质的凝聚，可以促进酵母的凝聚沉降，可以结合去除发酵过程中的草酸，在啤酒中应保持在3060mg/L。有利于啤酒口味的醇厚。,2）镁离子（Mg2+）,酿造过程对镁离子的需求量只有钙离子的1/2左右，镁离子大部分来自于原料。 麦芽含有足够数量的镁离子，除非使用高辅料比例生产麦汁或存在镁离子数量不足的情况才考虑适当补充镁离子。 镁离子调节麦汁pH的作用不如钙离子，但镁离子对酵母承受外界压力的影响和对酵母的辅酶具有重要的作用。因此，对酵母来说，镁比钙更重要一些。 但过多的镁离子形成的硫酸盐、盐酸盐具有不良的苦涩味，氧化镁会使酒花形成的异构化产物苦味度提高； 所以，镁离子的数量需要控制，通常要求镁离子含量不超过30mg/L。,（6）锌离子（Zn2+）,对酵母的活性和胞内酶体系的激活很重要，特别是对将丙酮酸转化为乙醛继而生成乙醇的辅酶的影响。 添加量控制在0.20.4mg/L。,国内啤酒离子分析结果（mg/L）,国内啤酒离子的数理统计结果,国外啤酒离子分析结果（mg/L）,国外啤酒离子分析结果（mg/L）,国外啤酒金属离子的数理统计结果,国内外啤酒中的钙离子含量频率分布图的比较,国内外啤酒中的钠离子含量频率分布图的比较,国内外啤酒中的镁离子含量频率分布图的比较,国内外啤酒中的钾离子含量频率分布图的比较,国内外啤酒中的铁离子含量频率分布图的比较,国内外啤酒中的锰离子含量频率分布图的比较,国内外啤酒中的锌离子含量频率分布图的比较,国内啤酒中的氯离子含量频率分布图,国内外啤酒中的磷酸根离子含量频率分布图,国内啤酒中的硫酸根离子含量频率分布图,生物酸化技术,醪液和麦汁生物酸化为何在啤酒厂兴起？ 醪液和麦汁PH值下降会给现代糖化工艺带来哪些优点？ 生物酸化及由此出现的低PH值会改善成品啤酒口味及感官吗？ 麦汁酸化还会有哪些优缺点？ 生物乳酸酸化对于生产一种特种啤酒绝对必要吗？ 以上是采用生物酸化先进发酵工艺时应特别考虑的原则问题。,生物酸化的起源,生物酸化技术是指以乳酸发酵法的方式添加足够的生物酸以达到糖化过程pH的最佳值，满足啤酒酿造的需要，而无须再添加额外酸 。 1906年，德国人Otto Francke生产啤酒 1909年，提出生物酸化的实验方案 1911年10月的VLB会议， Wilhelm Windish 教授做了关于“利用德氏乳杆菌人工酸化麦芽浆”的报告 1961年Richard vaitl在酿造世界上发表了一篇关于生物酸化研究的文章。他使用酸化容器中制备的酸化麦汁对醪液和麦汁进行酸化。 生物酸化在德国1932年便已获得税务部门许可。 他认为乳酸菌的培养应在47的无酒花麦汁中进行，实际的理想温度比这略低些，人们选择较高培养温度是为阻止其它微生物。 分为醪液酸化和麦汁酸化两部分,降低糖化醪pH值的方法 添加无机酸或有机酸； 添加酸麦芽；酸麦芽的添加量为原料的35%，最大可达10% ； 添加生物酸化麦汁。,乳酸浓度测量方法,取25ml乳酸菌液添加溴百里酚蓝指示剂用NaOH滴定至PH值为7，根据消耗的氢氧化钠的体积来确定生物酸化乳酸麦汁的乳酸浓度。,生物酸化的优点,生物酸化比化学酸化所能达到的提高酶活作用更有效，特别是在降低-葡聚糖含量，提高糖化醪过滤性能方面。 从生物酸化的实验和应用上来看，其优点是明显的。 生物酸化技术可以增强原料中各种酶的活性，使所有的分解过程进行的更快更彻底，减少杂菌污染的可能性，从而提高啤酒的生物稳定性和原料的利用率，改善麦汁的组成成分和麦汁与啤酒的过滤性能，提高产品的最终发酵度。 麦芽醪pH值的降低，减少了金属螯合键的连结，增强了酵母对锌的吸收，从而抑制了副产物的生成。 而麦汁pH值的降低，不仅有利于活性单宁等物质的浸出，在煮沸时有利于大分子蛋白质的凝聚沉淀，而且更加接近啤酒混浊物的主要成分-球蛋白的等电点，从而使得啤酒具有较好的蛋白质组成，因此，发酵液中，蛋白质、多酚组成的冷凝固物对酵母的影响较少，酵母的降糖速度加快，缩短了啤酒的生产周期，有效地提高设备的利用率。 生物酸化麦汁相对于化学酸化麦汁含有更多的还原物质，可以防止多酚氧化，从而赋予啤酒更加良好的色泽。 此外，乳酸菌能分泌一些抗菌物质，可抑制多种啤酒污染菌的生长和繁殖。总的来说，生物酸化技术不单单起到了降酸作用，而且能增加糖化过程中起主要作用的酶（蛋白酶、淀粉酶、葡聚糖酶），提供天然抗菌物质。,生物酸化的缺点,需要增加乳酸菌培养设备的投资 增加了染菌的危险,对生物酸化乳酸菌的要求,乳酸菌为革兰氏阳性菌，过氧化氢酶试验呈阴性，微需氧气，不产生孢子，不运动，在显微镜的暗视场中能够强烈折光。在所有的乳酸菌中，包括许多种乳酸菌菌种，在这些菌种中，针对麦汁、发酵液与啤酒而言，很多乳酸菌菌种是有害的(如L. lindner、L. brevis、L. casei等)，但也有些乳酸菌是无害的(如L. amylovorus 与L. amylolyticus等)正是有了这些无害的乳酸菌菌种，使得生物酸化技术能在实际生产中得以应用。 被选用的用于麦汁酸化技术的乳酸菌菌种要满足以下各项工艺与质量方面的要求： 能够很好地适应未加酒花的麦汁的生长环境，生长速度快，尽量高产L-乳酸。乳酸的构型分为3种：D-型、L-型、DL-型。人体只能吸收其中的L-型部分，过多的食用D-型或DL-型乳酸可导致人体代谢功能的紊乱，而目前作为食品添加剂的乳酸绝大多数是DL-型。产酸量大，最终酸含量应能达到1.01.5，利于有效地添加与调整，而且能够很好地防止与抑制其它杂菌的生长。 能够适应较高温度的生长环境，利于乳酸菌更旺盛地生长繁殖，从而达到产酸快、多产酸的生产工艺目的。乳酸菌较适合生长繁殖的温度范围一般在4552，最适生长繁殖温度为4749，低于30时乳酸菌的生长与繁殖会受到较大抑制。 不生成双乙酰、胺类物质与其它影响啤酒风味与口味的不利成份。 菌体本身最好含有可分解淀粉、蛋白质、-葡聚糖等的酶系，能够最大限度地利用麦汁中可利用的一切物质，以达到生产目的。 菌株应易于分离、纯化和培养。,对工艺流程的要求,用于麦汁生物酸化的设备比较简单，一般由繁殖罐与混合添加罐两大部分组成，繁殖罐最好安装于单独的房间内隔离，以防感染生产过程。 因乳酸菌在生长、繁殖中有一定的温度要求，所以这些繁殖罐与混合添加罐还要配有加热装置、温度控制装置和保温层。 各容器应具有液位显示装置，以便于准确添加新鲜麦汁与酸化处理后麦汁的准确应用。 此外，生长罐的个数应与糖化生产中日糖化锅次相适应，可以多设置几个生长罐也可以采用容积大一些的生长罐，但这时需要一个能容纳相适应于日糖化生产批次的乳酸麦汁暂存罐，以便于糖化生产的及时取用。 此暂存罐也应具有加热装置，可以将罐中暂存的酸化麦汁加热煮沸，终止其酸化过程，便于乳酸添加量的准确计算。,生物酸化生产工艺的要求：,培养过程中应在二氧化碳的环境下进行，因为乳酸菌更适合在厌氧环境中生长繁殖，同时由于二氧化碳的存在，还可以抑制乳酸麦汁中最主要的杂菌假丝酵母的生长与繁殖。如果二氧化碳气体能够以一定的压力从容器的底部进入，它还可以起到代替机械搅拌的作用与效果，从而加速了液体的对流运动状态，使乳酸菌的生长繁殖更快，新陈代谢情况更加旺盛； 保证在每一批次的糖化生产过程中，能够取用生长罐中50以上的乳酸麦汁量，因为只有这样才能将前一糖化批次生产中，更多的新鲜无酒花成分麦汁补充到生长罐中，以提供给乳酸菌良好的生长繁殖环境，保证旺盛的产酸过程。据研究表明，只有当酸化麦汁中乳酸含量低于0.4时，才能使乳酸杆菌产酸迅速，当乳酸浓度大于0.5时，会使乳酸杆菌的生长繁殖受到抑制作用使产酸进程变得缓慢； 为使麦芽中各种酶更好地发挥作用，缩短糖化时间，提高设备利用率，一般可在醪液中加入酸化麦汁总量的2550，在煮沸麦汁中加入约7550，充分保证了在煮沸过程中，高分子蛋白质的充分凝聚与析出，酒花苦味更加柔和、舒适。,图 麦汁生物酸化设备流程图,