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啤酒基础知识 2015 一 啤酒简介 啤酒是人类最古老的酒精饮料之一 是水和茶之后世界上消耗量排名第三的饮料 啤酒于二十世纪初传入中国 属外来酒种 啤酒是根据英语Beer译成中文 啤 称其为 啤酒 沿用至今 啤酒以大麦芽 酒花 水为主要原料 经酵母发酵作用酿制而成的饱含二氧化碳的低酒精度酒 被称为 液体面包 是一种低浓度酒精饮料 啤酒乙醇含量最少 故喝啤酒不但不易醉人伤人 少量饮用反而对身体健康有益处 二 行业动态 6月23日 由业内机构美银美林 BankofAmericaMerrillLynch 出具的调查报告显示 世界上大约一半的啤酒生产来自以下四家著名的行业巨头 百威英博 Anheuser BuschInBev 南非米勒 SABMiller 喜力啤酒 Heineken 及嘉士伯啤酒 Carlsberg 二 行业动态 二 行业动态 雪花啤酒历年销量情况 三 啤酒基础知识 1 啤酒的定义 出自GB4927 2008啤酒 啤酒以麦芽 水为主要原料 加啤酒花 包括酒花制品 经酵母发酵酿制而成的 饱含二氧化碳的 起泡的 低酒精度的发酵酒 注 包括无醇啤酒 三 啤酒基础知识 2 啤酒的分类 出自GB4927 2008啤酒 淡色啤酒 色度2 14EBC的啤酒浓色啤酒 色度15 40EBC的啤酒黑色啤酒 色度 41EBC的啤酒特种啤酒 由于原辅材料 工艺的改变 使之具有特殊风味的啤酒 三 啤酒基础知识 2 1 特种啤酒干啤酒 真正发酵度不低于72 口味干爽的啤酒 除特征性外 其他要求应符合相应类型啤酒的规定 冰啤酒 经冰晶化工艺处理 浊度 0 8EBC 低醇啤酒 酒精度为0 6 2 5 vol的啤酒 无醇啤酒 酒精度 0 5 vol的啤酒 原麦汁浓度 3度的啤酒 2 1 特种啤酒小麦啤酒 以小麦芽 占麦芽的40 以上 水为主要原料酿制 具有小麦麦芽经酿造所产生的特殊香气的啤酒 除特征性外 其他要求应符合相应类型啤酒的规定 浑浊啤酒 在成品中含有一定量的酵母菌或显示风味特殊风味的胶体物质 浊度 2 0EBC的啤酒 果蔬类啤酒 果蔬汁型啤酒 一定量的果蔬汁 果蔬味型啤酒 少量的食用香精 保持啤酒基本口味 三 啤酒基础知识 三 啤酒基础知识 3 柏拉图度plato原麦汁浓度的一种国际通用表示单位 符号为 P 即表示100g麦芽汁中含有浸出物的克数 4 啤酒稳定性生物稳定性胶体稳定性口味稳定性它们构成了一个完整的链条 其质量的好坏取决于该链条中最薄弱的环节 三 啤酒基础知识 三 啤酒基础知识 4 啤酒的营养价值啤酒比其他饮料解渴啤酒可以带来好的胃口 产生不断饮用的愿望啤酒可以促进消化 因为啤酒中的酒精和CO2可以加快体内消化酶的活动 啤酒具有利尿作用 可能是啤酒花和钾盐引起 啤酒可以加快睡眠 少量酒精的作用啤酒中含有大量的维生素 特别是B族维生素 酵母储有大量的维生素B1 所以饮用含酵母的啤酒营养价值更高 四 啤酒原料 啤酒酿造的四种基本原料 水是啤酒酿造最重要的原料 酿造水质不仅决定着产品的质量和风味 而且还直接影响着酿造的全过程 1 水的硬度指溶解在水中的钙 镁离子以及碳酸根离子 碳酸氢根离子 硫酸根离子 氯离子和硝酸根离子所形成盐类的浓度2 硬度分类两种分类方法以碳酸盐硬度 非碳酸盐硬度分 碳酸盐硬度 Ca2 Mg2 的碳酸氢盐溶解于水形成的硬度 该硬度称为暂时硬度非碳酸盐硬度 Ca2 Mg2 的硫酸盐 硝酸盐或氯化盐等溶于水形成的硬度 该硬度称为永久硬度以钙硬度和镁硬度分钙硬度 钙盐所形成的硬度镁硬度 镁盐所形成的硬度 2 水处理方法加酸法石膏或氯化钙法煮沸法石灰水法离子交换法反渗透法电渗析法 煮沸法将水煮沸可以使部分可溶性的碳酸盐分解为不溶性的碳酸盐和CO2 以降低水的暂时硬度Ca HCO3 2CaCO3 CO2 H20Mg HCO3 2MgCO3 CO2 H20反渗透法采用反渗透法也可将水中的盐较彻底的出去 此外采用反渗透法还可以出去水中的有机物 细菌 病毒等 渗透原理渗透作用是指两种不同浓度的溶液隔以半渗透膜 允许溶剂分子通过 不允许溶质分子通过的膜 水分子或其它溶剂分子从低浓度的溶液通过半透膜进入高浓度溶液中的现象 反渗透原理当把相同体积的稀溶液和浓液分别置于一容器的两侧 中间用半透膜阻隔 稀溶液中的溶剂将自然的穿过半透膜 向浓溶液侧流动 浓溶液侧的液面会比稀溶液的液面高出一定高度 形成一个压力差 达到渗透平衡状态 此种压力差即为渗透压 若在浓溶液侧施加一个大于渗透压的压力时 浓溶液中的溶剂会向稀溶液流动 此种溶剂的流动方向与原来渗透的方向相反 这一过程称为反渗透 大麦 啤酒酿造的主要原料 使用大麦是因为它有较高的淀粉含量 同时从大麦脱粒直至加工成麦芽后 麦皮始终附着在麦芽上 可以在后面的生产工序中形成必要的过滤层 啤酒厂进行酿造生产以前 必须将大麦加工成麦芽 制麦芽 发芽 发芽使大麦重新生成新的植物 发芽过程是在通风式发芽设备中进行的 很少使用地板发芽 发芽阶段的各种变化过程 生长过程 根芽和叶芽的不断生长 叶芽是麦芽区别于大麦的重要标志 酶形成过程物质转换过程 酒花是啤酒酿造中不可缺少的最重要的添加物质 在啤酒酿造中最主要的成分有 酒花树脂 苦味物质 酒花油及多酚物质 1 酒花的作用赋予啤酒爽口的苦味和愉快的香味 增加麦汁和啤酒的防腐能力 增加啤酒的泡持性 酒花与麦汁共同煮沸 能促进蛋白质凝固 有利于麦汁的澄清 有利于啤酒的非生物稳定性 酵母是单细胞微生物 它获取能量的方式有 有氧呼吸 无氧呼吸 啤酒厂使用的酵母菌为啤酒专属酵母 其他的酵母菌种如面包酵母 葡萄酒酵母则用于面包 葡萄酒的发酵 麦芽中含有的酶足以分解额外的淀粉 因此人们采用未发芽的谷类来代替一部分麦芽 这些比麦芽便宜的未发芽的谷类被称为辅料 常见的辅料 玉米玉米颗粒玉米片玉米淀粉玉米浆大米 大麦高粱小麦糖浆 四 啤酒工艺概述 四 啤酒工艺概述 麦汁制备 麦汁发酵 过滤 成品包装 产品输出 酿造部 包装部 物流部 动力 能源供应 麦汁制备 啤酒生产的主要工序是发酵 即将麦汁中所含的糖分转化为乙醇 CO2 而发酵的前提条件是将麦芽中的非水溶性组分转化成水溶性组分 特别是可发酵性糖 这些非水溶性组分的转化和溶解就是麦汁制备的目的 也是麦汁在主酵和后酵的基础 麦汁制备 麦汁制备 粉碎 糖化 过滤 煮沸 回旋沉淀 暂存 冷却 麦汁制备 粉碎 1 粉碎粉碎使麦芽中的酶尽可能地作用并分解麦芽中的内容物 粉碎是机械破碎过程 在这一过程中必须保护麦皮 因为麦皮将用作过滤槽中的过滤介质 2 粉碎机分类根据粉碎方式不同 粉碎机分为 干法粉碎机湿法粉碎机锤式粉碎机 麦汁制备 粉碎 麦汁制备 粉碎 3 粉碎物的评价3 1 粉碎质量的好坏会影响 糖化工艺碘检时间麦汁过滤糖化麦汁收得率发酵啤酒的可滤性 葡聚糖含量 啤酒色泽 口味和总体风味 麦汁制备 粉碎 3 2 粉碎质量的评价方法使用普式平板筛 有五层筛子 将100 200g粉碎物样品分为6中组分 对比分级 麦皮筛板上不允许有完整的或只是稍微破裂的麦粒 通过麦糟可洗出浸出物量 可分解浸出物量进行评价 麦汁制备 糖化 糖化是麦汁制备中最重要的过程 糖化在一定程度上确定了麦汁的组分 1 糖化的目的麦芽粉碎物中的内容物大多是非水溶性的 而进入啤酒中的物质只能是水溶性的物质 因此必须通过糖化 使粉碎物中的不溶物转变为水溶性物质 把进入溶液中的物质称为浸出物 1 1 水溶性物质糖 糊精 矿物质及某些蛋白质 1 2 非水溶性物质淀粉 纤维素 部分高分子蛋白及其他随麦糟排走的化合物 从经济角度出发 力求尽可能多的使非水溶性物质转化为水溶性物质 即尽可能获得大量浸出物 糖化麦汁收得率 更需关注浸出物的质量 某些化合物 来自麦皮的多酚物质 并不需要 而有的物质比不可少 糖类 蛋白质分解物 因此糖化目的是可能形成大量的优质浸出物 而大多浸出物只能在糖化中通过酶的作用产生 因此酶应在其最佳温度范围内发挥作用 麦汁制备 糖化 麦汁制备 糖化 2 糖化时的物质转化2 1 淀粉的分解淀粉必须彻底分解为糖和不会导致碘液变蓝的糊精 彻底分解淀粉不仅是处于经济性考虑 没有分解的残余淀粉会导致啤酒出现糊化浑浊 淀粉分解分为三个不可逆过程 但它们彼此连续进行 糊化 液化 糖化 麦汁制备 糖化 糊化在热水溶液中大量水分子进入淀粉分子 使其体积增大 密结的淀粉颗粒膨胀 破裂 形成粘性溶液 该过程未发生物质分解 因此成为 糊化 粘性溶液中的游离淀粉分子相对于未糊化的淀粉而言可以较好的被淀粉酶分解 不同谷物的糊化温度不同 液化通过 淀粉酶的作用 使以糊化的淀粉液黏度降低 该过程淀粉长链迅速被分解为许多短链 麦汁制备 糖化 糖化 淀粉酶将支链淀粉和直连淀粉的长链分解为由7 12个葡萄糖残基组成的糊精 淀粉酶再从此短链的末端每次切下2个葡萄糖单元 形成麦芽糖 糖化的含义 通过淀粉酶的作用 将已液化的淀粉分解为麦芽糖 糊精 2 2 葡聚糖的分解2 3 脂类物质的转换 麦汁制备 糖化 2 4 蛋白质的分解蛋白质的分解作用非常重要 其分解产物影响着啤酒的风味 泡沫和非生物稳定性等各项理化性能 将麦汁所含的可溶性氮物质 用单宁和林钼酸铵分别沉淀 可区分为A B C三个组分 即为隆丁区分法 A组分 高分子含氮物质 A组分过高 啤酒的非生物稳定性不强B组分 中分子含氮物质 B组分过低 啤酒的泡持性不良C组分 低分子含氮物质 C组分过高 啤酒的口味淡薄 麦汁制备 糖化 3 糖化工艺技术条件糖化温度糖化时间pH值糖化用水 3 1 糖化温度 分阶段控制 温度 控制阶段 35 40 45 55 62 70 75 78 浸渍阶段 有利于酶的浸出和酸的形成 并有利于 葡聚糖酶的分解 蛋白质分解阶段 糖化阶段 通过调整糖化阶段的温度 可以控制麦汁中糖与非糖之比 糊精化阶段 在此温度下 淀粉仍起作用 残留的淀粉可进一步分解 麦汁制备 糖化 麦汁制备 过滤 糖化过程结束后的醪液中含有水溶性和非水溶性物质 浸出物的水溶液称为麦汁 非水溶性物质称为麦糟 麦糟中主要含有麦皮 叶芽和其他物质 这些物质不溶于水 因此必须进最大可能使麦汁与麦糟完全分离 这一过程称为 麦汁过滤 麦汁制备 过滤 1 过滤步骤头道麦汁过滤 头道麦汁 洗糟 洗糟麦汁 2 过滤方法分类过滤槽法压滤机法快速渗出槽法 麦汁制备 煮沸 麦汁过滤结束后 要进行麦汁煮沸 并在煮沸过程中添加酒花 煮沸期间将发生一系列复杂的物理和化学变化 麦汁的质量也会受到多种因素的影响 煮沸后的麦汁称为定型麦汁 麦汁制备 煮沸 1 麦汁在煮沸过程中发生的变化 酒花组分的溶解和转变 可凝固性蛋白 多酚复合物的形成和分离水分蒸发麦汁灭菌酶的彻底破坏麦汁色度的上升麦汁酸度的增加形成还原性物质麦汁中DMS和其他挥发性物质含量的变化 麦汁制备 煮沸 2 煮沸操作技术煮沸强度 煮沸质量的好坏通常以煮沸强度来评价 煮沸强度指每小时的蒸发量占混合麦汁量的百分数混合麦汁量 定型麦汁量混合麦汁量 煮沸时间酒花添加先加苦花 可使 酸最大限度的溶解到麦汁中 还能蒸发一些不利的口味 香花最后添加 可使酒花油最大限度的保留在啤酒中 煮沸强度 麦汁制备 回旋沉淀 麦汁煮沸结束后含有大量的热凝固物 不仅没有任何价值 而且会损坏啤酒质量 其副作用主要如下 不利于麦汁澄清使酵母黏糊增加凝固物沉淀量 导致麦汁损失升高含有麦芽脂肪酸如不及时出去热凝固物 会给啤酒过滤增加困难 1 分离热凝固物的方法 冷却盘平坦开放式的冷却盘时分离热凝固物的传统设备 定型麦汁在冷却盘中高度为15 25cm 麦汁在冷却盘中停留0 5 2h 凝固物沉降下来 麦汁易染菌 且操作繁琐 劳动强度大 现几乎不用 沉淀槽回旋沉淀槽 麦汁制备 回旋沉淀 回旋沉淀槽立式柱形槽 麦汁沿切线方向泵入 形成旋转流动 并使热凝固物以锥丘状沉降于槽底中央 清亮麦汁从侧面麦汁出口排出 麦汁制备 回旋沉淀 2 回旋沉淀槽技术要求平底的密闭柱形容器 出口处的斜率为2 槽内壁光滑洁净 边缘平整无棱角 避免引起局部絮流或涡流 影响分离效果麦汁液位高度与槽的直径比 高径比 一般为1 2 3麦汁出口始终在回旋沉淀槽底部的侧面 出口一般有2个 打开顺序自上而下残余麦汁导出口开在槽底部 开口半径R根据高径比和热凝物的量来确定的 麦汁制备 回旋沉淀 麦汁制备 麦汁冷却 利用薄板冷却器可将麦汁迅速冷却到6 7 的接种温度 长时间的缓慢冷却会增加啤酒有害微生物繁殖的可能性 因此快速冷却非常重要 麦汁发酵 为使麦汁向啤酒转化 麦汁中所含的糖分必须在酵母中酶的作用下发酵成为乙醇 CO2 在这个过程中 形成了对啤酒口味 香味及其它特有重要影响的发酵副产物 醇类 醛类 酯类和硫化物等物质 这些副产物的形成及其部分分解与酵母代谢密切相关 麦汁发酵 1 发酵过程冷却的麦汁添加酵母后 冲入无菌空气或氧气 便是发酵的开始 发酵过程笼统的分为3个阶段 酵母恢复阶段 有氧呼吸阶段 无氧发酵阶段 2 酵母添加第一锅麦汁将酵母一次性全部添加 该法操作简单 酵母起发快 染菌机会少 缩短酵母的生产停滞期 麦汁发酵 3 麦汁充氧供给酵母繁殖所需的氧 氧含量过高 会造成酵母增殖倍数过高 发酵旺盛 醇类含量增加 充氧量过低 将影响酵母的繁殖和发酵性能 麦汁充氧是一项非常重要的工作 麦汁发酵 麦汁发酵 4 锥形罐发酵技术上世纪60年代 国际啤酒发酵技术在传统方法基础上 有了飞跃的发展 大容量发酵罐应运而生 4 1 锥形罐的配制锥形罐特别要配置以下部件 检查和操作装置 安全保护装置大罐进料 出料装置安全附件监控原件CIP装置大罐冷却装置发酵控制和自动化 麦汁发酵 麦汁发酵 4 2 锥形罐发酵工艺 低温发酵 高温后熟 工艺高温发酵总会带来许多发酵副产物 低温发酵 高温后熟的优点在于一方面形成的副产物不是特别多 另一方面这些副产物又可在高温后熟中得到很好的分解 麦汁发酵 4 3 根据发酵过程温度变化情况 将发酵分为以下阶段 满罐8 升10 起发阶段10 保温 主酵阶段10 升12 升温阶段12 保温 双乙酰还原阶段12 降至 1 5 拉温阶段 1 5 保温 冷储阶段 麦汁发酵 5 酵母回收酵母回收是酿造过程中一个非常重要的环节 酵母应尽可能早的加以回收 沉降于发酵罐锥底的酵母 可粗分为三层 麦汁发酵 上层 多为轻质酵母细胞 主要由落下的泡盖和最后沉降下来的酵母细胞组成中层 核心酵母 由健壮 发酵力强的酵母细胞组成 其量占65 70 应单独取出 留作下批种酵母用 颜色较浅下层 弱酵母和死细胞 由最初沉降下来的颗粒组成 如酒花树脂 凝固物颗粒 应废弃不用 5 1 回收方法利用酒液柱的静态压力回收 投入合适的泵 确保回收过程流量的稳定 回收时必须保证锥底的酵母能够缓慢滑落 酵母泥和酒液之间的水平交界面不能破坏 如果酵母排放过快 那么罐壁旁边的酵母就无法下滑 形成一个漏斗形出料口 过多的啤酒进入回收酵母中