《麦芽制备》PPT课件.ppt

第三章 麦芽制备,大麦的清选和分级 大麦的浸渍 大麦的发芽 绿麦芽的干燥 麦芽质量的评定,目标与要求 掌握大麦的预处理；大麦浸渍及浸渍设备；大麦发芽及发芽设备；绿麦芽干燥；熟悉麦芽制造的目的、麦芽质量评定和特种麦芽制备 主要授课内容 麦芽制造的目的；大麦的预处理；大麦浸渍及浸渍设备；大麦发芽及发芽设备；绿麦芽干燥；麦芽质量评定；特种麦芽制备。 教学重点与难点 大麦预处理方法；浸麦方法浸麦度与啤酒生产的关系；发芽过程及发芽过程中的特质是变化；发芽条件控制方法；绿麦芽干燥条件、干燥过程及干燥过程中的物质变化。,概 述,制麦:由原料大麦制成麦芽。 制麦过程:大体可分为原料清选分级、浸麦、 发芽、干燥、除根等过程。 绿麦芽:发芽后制成的新鲜麦芽。 干麦芽:经过干燥焙焦后的麦芽。,基本术语,一.麦芽制造的目的,1、通过发芽过程使大麦中固有的酶活化， 并产生各种类型的酶。 2、在发芽过程中，由于酶的作用，使大麦胚乳中贮存的物质进行适度分解。 3、通过绿麦芽的干燥，除去麦芽中多余的水和生腥味，产生香味。,二、麦芽制造的工艺过程,原料大麦粗选机分级机 精选大麦 浸麦槽发芽箱 绿麦芽干燥炉除根机成品,第一节 大麦的清选和分级,一、大麦的清选 清选操作有如下几种方式： (1)筛析一除去粗大和细碎夹杂物。 (2)震析一震散泥块，提高筛选效果 (3)风析一除灰尘和轻微杂质。 (4)磁吸一除去铁质等磁性物质。 (5)滚打一除麦芒和泥块。 (6)洞埋一利用筛选机中孔洞，分出圆粒/半 粒杂谷,二、大麦的分级 1、分级标准 号大麦：颗粒厚度2.5mm以上 号大麦：颗粒厚度2.2mm以上 号大麦：颗粒厚度2.2mm以下 2、精选大麦的质量选择 大麦精选率 大麦整齐度 3、分级设备 圆筒分级筛、平板分级筛,平板筛,第二节 大麦的浸渍,一、大麦浸渍的的目的 提供大麦发芽所需的水分。 要求胚乳充分溶解，含水必须达到43-48。 可充分洗涤、除尘、除菌。 在浸麦水中适当添加石灰乳、甲醛等可杀菌。 加速酚类、谷皮酸等有害物质的浸出。,二、浸麦理论及影响因素,1大麦的休眠和水敏感性 大麦的休眠：新收大麦具有特殊的休眠机制。 低温(7一l5)贮藏对消除休眠比高温有利。 水敏感性：大麦吸收水分至某一程度发芽受到抑制的现象。,水敏感性和休眠现象的直接原因之一： 是在大麦表面形成水膜，它阻碍了氧进入内部。 解决方法： 在浸麦时采用断水通风，即消除了水膜，也提供了氧，若配合喷雾则水氧齐备。,2大麦的吸水速度 与麦粒大小有关：麦粒越小，吸水愈快 与温度有关：温度高吸水快。正常浸麦水温为14一18。 与大麦品种有关：发芽快品种，吸水快，但水扩散慢；发芽慢品种，吸水慢，但水扩散快。,浸麦时间与水分的关系,3通风与吸氧,大麦吸水后呼吸强度激增，需大量供氧。 水中氧只够供1h之需。 若过时不供氧，将导致分子间呼吸，产生CO2、乙醇、醛、酸和酯类，最后将导致胚的生命被破坏故浸麦过程必须定时通风供氧，或从浸麦槽底吸出CO2。,4浸麦用水及添加剂,浸麦耗水量为大麦的39倍 浸麦水必须符合饮用水标准 添加剂：0.1(对大麦)的石灰 0.1的NaOH 0.1一0.15甲醛,5浸麦度,(1) 浸麦度：浸渍后的大麦含水率，一般43一48， 可按下式计算: 浸麦度() (浸麦后质量-原大麦质量)+ 原大麦水分 / 浸麦后质量100,（2）浸麦度的控制 一般为43一48，应根据生产需要定 大麦性质：二棱 淡色 发芽方法：地板式 通风式 制麦季节：春秋 冬季 （3）浸麦时间和要求 时间通常为48-72小时，要求露点率越高越好，一般为85-95%。,6露点率,露点率：当浸麦结束后，麦粒开始萌发而露出根芽，露出白色根芽占总麦粒的百分数。,三、浸麦的主要设备-浸麦槽,国内最流行的传统浸麦槽 上部圆柱体高1.22m，下部圆柱体锥角锥底设沥水假底。,传统浸麦槽,新型自动化平底浸麦槽,1.平底槽特点 直径大于高度，高3m，直径5-20m，投料量为20-400吨 底部全部为筛板，通风较均匀 生产能力大，自动化操作 进出料用一多臂的可上下移动的特种搅拌器协助拌料 较锥形槽更适合于长时间空气休止，短时间浸水的工艺,平底槽图,2平底槽与锥底槽的比较,费用 加工 通风效果 浸麦质量 生产能力 设备清洗 平底 多 复杂 好 好 大 烦 锥底 少 简单 稍差 稍差 小 简单,3 现代浸麦槽的特点,1 除空压机外均增设吸风机 2 增设喷淋设备,四、浸麦方法,1湿浸法 只是将大麦单纯用水浸泡，不通风供气，只是定时换水。 此法吸水较慢，发芽率不高。由于不通风排CO2，不能克服休眠期和水敏感性的影响，制麦周期长，麦芽质量低。,2间歇浸麦法,（1）特点：在浸麦全过程中，时而浸水，时而去水，让大麦暴露于空气中静置，反复数次，直到大麦达到所要求的浸麦度止。 （2）流程：以浸二断六为例： 石灰乳通风 大麦 投料2次洗麦上水浸渍（2h） 断水（6h）浸渍（2h）断水（6h） 下麦(浸麦度43-48%),（3）流程说明 洗麦 加石灰 去浮麦 浸渍 （4）浸麦工艺 浸三断六，浸二断六、浸二断四、浸三断三等。 （5）浸麦水用量 1t大麦约需9-12m3水,3喷雾浸麦法,特点：耗水量减少（只有一般浸渍法的1/4），供氧足，发芽速度快。 流程: 大麦浸洗后放水水雾喷淋每隔8-16h洗麦1次并供氧 喷雾浸麦示例 投料后水洗和浸渍6h，每隔2h通风20min。 断水喷雾18h，每隔12h通风10一20min。 水浸2h，通风搅拌20min。 断水喷雾l0h，每隔12h通风1020min。 水浸2h，通风20min。 断水喷雾8h，每隔1h通风20min。 停止喷雾，空休2h出槽,第三节 大麦的发芽,发芽目的 使麦粒生成大量的各种酶类，并使麦粒中一部分非活化酶得到活化增长。 随着酶系统的形成，胚乳中的淀粉、蛋白质、半纤维素等高分子物质得逐步分解，可溶性的低分子糖类和含氮物质不断增加，整个胚乳结构由坚韧变为疏松，这种现象被称为麦芽溶解。,一、大麦和麦芽中的酶类 巳发现大麦中的酶类达数百种，而且每年都有新酶种发观。经过发芽的大麦所含酶量和种类大量增加。,1-淀粉酶,-淀粉酶作用于直链淀粉，产物为短链糊精、麦芽糖和葡萄糖。 -淀粉酶作用于支链淀粉只能任意水解-1，4键，但不能分解-l，6键，也不能越过-1，6键。作用接近-1，6键时速度放慢，其分解产物为-界限糊精、麦芽糖和葡萄糖。界限糊精的分支键只有23个葡萄糖基。,2-淀粉酶,-淀粉酶是一种含-SH基的外酶，作用于淀粉分子的非还原性末端，依次地水解一分子麦芽糖，故作用速度缓慢。-淀粉酶也只能作用于-l，4键，遇-1，6键即停止水解。作用于淀粉产生-麦芽糖，界限糊精。,3支链淀粉酶,支链淀粉酶又名R-酶、界限糊精酶或脱支酶，或总称为脱支酶。,4蛋白分解酶,4、蛋白分解酶 分为内肽酶、端肽酶、二肽酶 内肽酶切断蛋白质内部肽键，产生小分子肽 端肽酶又分为羧肽酶和氨肽酶，羧肽酶从游离羧基端切断肽键，氨肽酶从游离氨基端切断肽键。 二肽酶分解二肽为氨基酸,5半纤维素酶类,半纤维素是胚乳细胞壁的主要组成分，而细胞壁在制麦过程的分解是大麦胚乳分解的主要内容。 在众多的半纤维素酶类中，最主要的是 -葡聚糖酶。,二、发芽的简单理论,（一）发芽时的呼吸作用 呼吸作用：生物体摄取氧气和营养，排出CO2和水的过程。 结果：内容物下降。 控制：控制发芽条件如，水分、温度和供氧等。减少不必要的损失。 （二）麦粒发芽时的代谢作用 代谢过程：发芽开始胚释放赤霉酸分泌至糊粉层诱导形成一系列水解酶作用胚乳中的淀粉、蛋白质、半纤维素等形成低分子物质胚部供发芽,（三）胚乳的溶解 大麦胚乳组织：由无数蛋白质联结的胚乳细胞所构成，胚乳细胞的细胞壁由半纤维素所组成，细胞内包含着在大小不同的淀粉颗粒。 溶解过程：蛋白酶溶解联结胚乳细胞的蛋白质胚乳细胞分离露出胚乳细胞壁半纤维素酶分解细胞壁蛋白质酶分解淀粉颗粒的蛋白质支撑物淀粉颗粒与淀粉酶接触而分解 胚乳溶解次序：溶解先从胚部开始，沿上皮层向麦尖发展，而后由内向外逐渐遍及全部胚乳。,麦芽胚乳 溶解过程,控制：若要溶解均匀，必须降低溶解速度，所以，传统制麦工艺发芽时间要7-8天。,（四）大麦发芽过程中物质的变化,1表观变化 浸麦后麦粒吸水膨胀，体积约增加l4。浸麦后期，绝大部分麦粒露出根芽白点，至发芽终止，根芽长度约为麦粒长的1.52倍。麦粒由坚硬富于弹性变成松软，用手指捻麦粒感觉疏松，出现湿润白浆状。,2淀粉的变化,淀粉分解为葡萄糖、果糖、蔗糖 支链淀粉长度变短，直链淀粉比例增加 直链淀粉变为糊精 直链淀粉在其分子两端各具有个简单的还原性和非还性末端，支链淀粉只是在其主链上有一个还原性末端，但支链末端都具有非还原性葡萄糖基，由于长链切断，末端葡萄糖基相应地增加。 支链淀粉与碘作用产生特征性红色，直链淀粉与碘作用产生蓝色。,碘蓝色反应与葡萄糖的聚合度的关系,淀粉变化产物及去处,分解成低分子糖类（分解量为原淀粉量的18%） 呼吸时被消耗 一部分作为低分子糖存于胚乳中 一部分转移到胚芽，经生物合成又变成淀粉,3蛋白质的变化,分解合成过程： 蛋白E作用于蛋白质低分子肽类和氨基酸供胚发芽 胚乳总蛋白质，胚蛋白质 蛋白溶解度： 可溶性氮占麦芽总氮的百分率,表1-3-9 发芽过程大麦中氮的转移,4半纤维素和麦胶物质的变化,(1)-葡聚糖的变化 -葡聚糖是半纤维素和麦胶物质的主要成分，麦胶物质所含的-葡聚糖，其相对分子质量较半纤维素的小，易溶于水，成粘性溶液。 相对分子质量越小，粘度也越小。,葡聚糖降解方式,（2）戊聚糖的变化 大麦中的戊聚糖分布于谷皮、胚和胚乳中。 发芽过程中戊聚糖总量几乎不变。谷皮中的戊聚糖含量不变，胚乳中戊聚糖受酶分解成戊糖，输送至胚部，合成新物质，再度成为不溶性戊聚糖。,表1-3-11 发芽条件对粗细粉差和麦汁粘度的影响,5.酸度的变化,酸度上升。发芽中4-5天酸度增加最快，6-7天达最高。酸度高的麦芽溶解好。 酸的种类：主要是磷酸，其次是甲酸、乙酸、丙酸、丙酮酸、乳酸、氨基酸和苹果酸等。 酸度提高的原因： 磷酸酶使磷酸从有机化合物中释出 糖类缺氧呼吸产生少量的有机酸 氨基酸的碱性氨基酸被利用，生成相应的酮酸 麦粒中硫化物转化成少量的硫酸,表1-3-12,6 、二甲基硫的变化 DMS是一种挥发性的含硫物质，大麦发芽时会产生一种非活性、热稳定性较差的DMS前体物，在麦芽干燥时会转化为活性DMS前体物，并能分解产生游离的DMS，使得啤酒有青草味。应尽量避免其产生。 措施：采用低麦芽度和低发芽温度、低麦芽溶解度控制。,7其他变化,无机盐类稍有下降 原因：无机盐向浸麦水和麦根中转移。 多酚物质稍有降低 原因：由于向浸麦水中扩散。 某些维生素在发芽时有增加，但在烘干过程中因受热而被破坏。 脂肪的损失为0.16一0.34 原因：部分为呼吸损失，部分则裂解为甘油和高级脂肪酸。,三、发芽方法与设备,啤酒厂常用的发芽方式有：地板式、通风箱式和连续式三种。 （一）地板式发芽 （二）通风式发芽设备,1萨拉丁发芽箱,组成： 发芽箱、通风装置、搅拌装置 箱体：砖砌成钢筋水泥或钢板制成，呈长方形，上方敞开或封闭，金属筛板至箱壁上缘，壁高12m，两侧壁上方设齿轮行轨，供翻麦机运行移动。 箱底：不锈钢板制，开长条孔。箱底下的空气室高度为1.52m以上。空气室底向进风口略有倾斜，以利排水，同时也有调节两端风压之效。 翻麦机：翻松麦层，多为螺旋式，冀片由钢板制成，有的则用扁形钢条，这样可以减轻阻力。 空调装置：集中的多箱1调；分散的1箱1调,图1-3-16萨拉丁发芽箱,萨拉丁发芽箱操作要点： 前期14左右，至第四或第五天，上升至l820，以后逐渐下降。空气湿度95%以上，共5-7天。最好用连续通风。床层厚0.8-1m通风600m3/t.h。,萨拉丁箱发芽条件,2麦堆移动式发芽体系,箱体:与萨拉丁箱的结构相同,但箱体长,形成一条作业线. 发芽箱隔仓：箱体假底下面的空间根据发芽68d的周期，用隔板隔成12一16分室。 操作：每隔12h，发芽大麦由翻麦机向前移动一个分室，即完成一次翻麦。经过68d，亦即经过l2一l6次移动翻麦完成全发芽过程，最后入单层干燥炉。 翻麦机:类似扬麦车，它从发芽箱的末端开始，将麦芽向烘干炉翻送。,麦堆移动发芽体系,麦堆移动发芽条件,3劳斯曼转移箱式制麦系统,半连续生产方式，与麦堆移动发芽箱相似，隔成6间，每天1间，发芽6天，每间床面呈正方形或矩形，每间单设空调室和通风回风及热交换器，各段风量不同。在此完成发芽过程。 特点：此箱的每间发芽床可以缓慢升降，在升降过程中，升起的发芽床可用翻麦机将麦芽转移至前面空床然后缓慢落下；前面的空床在缓慢降落过程中，已被充满麦粒。然后升起，再以同法将麦芽移至前面空床，直至将麦粒转移至最后一间，然后输送到邻近的干燥设备干燥。,四、影响发芽的因素及其改进,1温度 低温制麦: 一般为1216。低温制麦时，生长均匀，水解酶活力较高，麦溶解完全均匀。但是低温制麦将明显延长时间。温度过低则经济上不合理。 高温制麦: 18-20。短时可22。温度达高则生长迅速，水解酶活力低，麦芽溶解不良、物质损失多，麦汁过滤性能差、色度偏高等。 低高温结合制麦: 如：前1一4天用1216，后几天用1820，甚至22，以保证溶解完全。 适于含蛋白质高、有休眠期、永久性玻璃质难溶的大麦。,2水分 制浅色麦芽:用45一46的浸麦度 深色麦芽:用48的浸麦度 空气湿度：地板式85%，箱式95%。 水分过高发芽：叶芽生长快，有利于提高可溶氮和糖化力，但制麦损失大，麦芽色度稍高。 水分过低发芽：呼吸损失小，浸出物高但制麦损失小不一定等于浸出物高。,3通风量(麦层中氧与CO2的比例) 发芽前期、中期：供氧充足，及时排CO2，有利于酶的形成。麦层CO2过高，会抑制酶的形成，麦窒息死亡。 发芽后期：CO2可稍高一些，4-8%，以抑制过分生长减少制麦损失，有利于使麦溶解。,二氧化碳对酶形成的影响,表1-3-17和表1-3-18,4赤霉酸GA3和溴酸盐的应用 赤霉酸GA3有诱导水解酶形成的作用。 制麦过程外加GA3于浸渍大麦可缩短制麦周期。,5发芽周期 发芽周期长短取决于其他条件 发芽温度低，水分越少，麦层含氧少，麦粒生和慢，则长发芽时间长。 发芽时间长短与大麦品种、发芽方式、麦芽种类等有关 如蛋白质含量高，粉状粒少的难溶解的大麦发芽时间长，地板式发芽时间长，浓色麦芽时间长。,6浸麦水中加碱,碱性水浸麦可以溶出谷皮中部分多酚物质。 NaOH可以吸收CO2，从而加速浸麦过程呼吸作用。 碱性水可抑制微生物，用石灰水还有杀菌功效。,表1-3-20,五.判断发芽优劣的依据,1、物质的转化 通过根芽和叶芽的生长情况和胚乳溶解情况判断 （1）根芽和叶芽 过短: 溶解不足，消耗少，影响糖化，酶活低 过长: 溶解过度，消耗大，酶活高，浸出率低,A 根芽 浅色麦芽的根芽较短，一般为麦粒长度的11.5倍； 深色麦芽的根芽较长，一般为麦粒的22.5倍。根芽生长强壮、发育均匀是发芽旺盛和麦粒溶解均匀的象征。,B 叶芽：长度视麦芽种类不同而异。在生产正常的条件下，叶芽长度不足，麦芽溶解度低，粉状粒少，酶活力低；如果叶芽过长，麦芽溶解过度，则麦芽浸出率低。 浅色麦芽：叶芽平均长度应相当于麦粒长度的0.7左右，3/4者应占75以上； 深色麦芽：平均长度应相当于麦粒长度的0.8以上，3/41者应占75以上。,影响麦芽溶解度的因素 大麦的性质的影响 粉状粒比玻璃质者溶解快；蛋白质含量少者溶解快；小粒比大粒溶解快，旱季麦溶解慢；吸水快的麦溶解快。 发芽工艺条件的影响 浸麦度高的溶解快；发芽温度高溶解快；发芽时间长溶解度高；发芽时通风充足溶解好而快。,（2）麦芽的溶解度：适度,麦芽溶解不当的影响,溶解过度：根芽、叶芽长，损耗大，粉状粒少，浸出率低，易引起发酵不正常，制成的啤酒色泽深，口味淡，泡沫差。 溶解不足：根芽、叶芽生长不足，玻璃质粒多，浸出率低，糖化慢，麦汁含氨基酸低，易引起发酵不正常，制成的啤酒非生物稳定性差。,对麦芽溶解度的判断,感观判断 1、将胚乳搓开，如呈粉状均匀散开，并感觉细腻，光滑而不粘手，是溶解良好的表现；搓一葟不能被捻开而呈胶团状者，是溶解不良的现象。,2、将干麦芽切断，其断面为粉状者为溶解良好；呈玻璃状者为溶解不良；呈半玻璃状者介于两者之间。 3、用口咬干麦芽，疏松易碎者为溶解良好；坚硬不易咬断者为溶解不良。,理化判断 物理法:溶解度好的比重小浮于水面，溶解度差劲比重大沉于水中等方法。 化学法:用粗细粉浸出率差来判断，溶解好的差数小；利用麦汁粘度来判断，粘度小者溶解好。,2、物质的消耗,麦层表面水汽凝结，麦层温度上升 原因:消耗主要是呼吸作用，产生水和二氧化碳，产生热量，水汽结在麦粒的表面，热量使麦层发热，温度上升.,第四节 绿麦芽的干燥,目的：降水至5%以下；终止酶作用； 去除青味；产生特色的色、香、味； 除根 绿麦芽的干燥过程分为排潮和干燥二个阶段.,1水分变化,绿麦芽含水41-46排潮(游离水,麦温40-50,10-12h)水分至10%焙焦(结合水,浅色麦芽麦温82-85,深色麦芽95-105)浅色麦芽3-4%,深色麦芽1.5-2.5%,一、干燥过程中物质的变化,（1）排潮过程：要求风量大，温度低。 对浅色麦芽：风量要大一些，温度要低一些，水分下降快 对深色麦芽：风量要小一些，温度要高一些，水分下降慢一些 注意：排潮阶段不能升温过急，否则易产生玻璃质粒。水分在10左右时麦温不得超过50。 （2）焙焦过程：要求风量小，温度高，水分下降慢。,2重量变化,100kg精选大麦160kg绿麦芽80kg干麦芽,3色泽和香味的变化,（1）色泽 绿麦芽1.8-2.5EBC，浅色麦芽2.5-5.0EBC，浓色麦芽9.0-13.0EBC单位 （2）香味 干燥温度越高，色泽越深，香味越浓。,4酶的变化,20%以上水分，麦温40以下，酶活上升，焙焦期酶活下降。,表1-3-21,续表1-3-21,5.糖类的变化,干燥前期：15%以上水分，麦温40以下，糖上升 干燥后期：糖下降,表1-3-22,6蛋白质的变化,总N不变，组分变化 干燥初期：水分高，温度低，蛋白酶继续形成，可溶性N继续增加，有利于蛋白质分解 干燥后期：温度继续升高，类黑素形成，可溶性N继续减少，由于蛋白质凝固变性凝固性N下降。,7类黑素的形成,类黑素由低分子糖与氨基酸或低分子含N物质进行化学反应而生成 最佳生成条件： 水分5%左右，干燥温度达80一90时开始反应，l00一110时是最适温度，作用最适pH为5.0。 在啤酒中的作用： 具有香味，着色力，有利于啤酒的起泡性和泡持性和非生物稳定性。,类黑素的形成机理 第一步是氨基酸的氨基与醛糖、酮糖、戊糖或糖醛酸等的游离羰基进行缩合，形成中间产物，再进一步