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第一章酒与酒精 目的要求 了解并掌握啤酒 果酒 黄酒的主要生产工艺及步骤 主要内容 概述第1节啤酒第2节葡萄酒与果酒第3节黄酒第4节白酒与酒精 概述 一 乙醇发酵的主要原料淀粉质原料 薯类 谷物 麦米玉米 糖质原料 废糖蜜 甜菜 甜高梁纤维质原料 稻草 蔗渣 废纸浆 二 与酒精发酵有关的微生物 糖化菌 曲霉 根霉 毛霉等 发酵菌 许多微生物都能利用己糖化进行酒精发酵 但在实际生产中用于酒精发酵的几乎全是酒精酵母 俗称酒母 三 酒精发酵生化机制 1 不同原料的酒精发酵生化过程不同对糖质原料 可直接利用酵母将糖转化成乙醇对于淀粉质和纤维质原料 首先要进行淀粉和纤维质的水解 糖化 再由酒精发酵菌将糖转化成乙醇 2 酵母菌的乙醇发酵 酵母菌在厌氧条件下可发酵己糖形成乙醇 其生化过程主要由两个阶段组成 第一阶段 己糖通过糖酵解途径 EMP 分解成丙酮酸 第二阶段 丙酮酸由脱羧酶催化生成乙醛和二氧化碳 乙醛进一步被还原成乙醇 葡萄糖发酵成乙醇的总反应式 C6H12O6 2C2H5OH 2CO2 能量 CH3CH3CH3 丙酮酸脱羧酶 乙醇脱氢酶 C OC OCH2OH NADH H NAD COOHOH丙酮酸乙醛乙醇 3 酵母菌发酵代谢副产物 发酵过程中除主要生成乙醇外 还生成少量的其它副产物 包括 甘油 有机酸 主要是琥珀酸 杂醇油 高级醇 醛类 酯类等 4 乙醇发酵的理论转化率 理论上1moL葡萄糖可产生2moL乙醇 即180g葡萄糖产生92g乙醇 理论得率为51 5 因酵母菌体的积累约需2 的葡萄糖 另2 的葡萄糖用于形成甘油 0 5 用于形成有机酸 0 2 用于形成杂醇油 因此实际上只有约47 的葡萄糖转化成乙醇 乙醇发酵中大部分能量仍储存于乙醇之中 所释放的226kJ自由能中除67kJ 29 用于形成ATP外 其余能量以热的形式散发 C6H12O6 2C2H5OH 2CO2 能量 第1节啤酒 一 啤酒的分类二 啤酒酿造原料三 啤酒生产工艺流程四 过滤和灌装五 啤酒发酵新技术 一 啤酒的分类 1 啤酒的定义及特点啤酒是以麦芽为主要原料 先制成麦汁 添加酒花 再用啤酒酵母发酵而成的一种酿造酒 啤酒营养丰富 酒精含量低 有 液体面包 之称 在第九次世界营养食品会议上被确定为营养食品之一 2 啤酒的分类 1 根据所用的菌种分类 2 根据灭菌条件分类 3 根据色泽分类 4 根据原麦汁浓度分类 5 特种啤酒 1 根据所用的菌种分类 上面发酵啤酒 指发酵完毕啤酒酵母上浮 凝聚到发酵醪表面的啤酒 下面发酵啤酒 指发酵完毕啤酒酵母下沉 凝聚到发酵罐底部的啤酒 2 根据是否灭菌分类 熟啤酒 经巴氏灭菌的啤酒 将啤酒在较低的60 65 下维持20 30min 杀死啤酒中的微生物细胞 达到较长时间保存的目的 纯生啤酒 不经巴氏灭菌 而采用其他除菌方式 如微孔薄膜过滤的啤酒 其口感新鲜 营养物质丰富 但保质期短 鲜啤酒 不经巴氏灭菌的新鲜啤酒称为鲜啤酒 没有任何的除菌方式 保质期很短 最多一个礼拜 采用桶装 存于低温 主要在夏天销售 3 根据色泽分类 淡色啤酒 色度为5 14EBC单位的啤酒为淡色啤酒 淡色啤酒突出酒花香味 给人以清爽淡雅的感觉 目前市场上绝大多数为淡色啤酒 浓色啤酒 色度为15 40EBC单位 介于淡色啤酒和黑啤酒之间 为棕红色 该色调给人以温暖的感觉 所以适合天冷的季节饮用 黑色啤酒 色度大于40EBC单位 黑啤酒突出麦芽香味 适合天冷的季节饮用 但产量不大 4 根据原麦汁浓度分类 低浓度啤酒中浓度啤酒高浓度啤酒 5 特种啤酒 干啤酒无醇 低醇 啤酒小麦啤酒浊啤酒冰啤酒 2 啤酒的质量标准 国家对成品啤酒的质量标准从感官 理化 卫生 保质期四个方面作了具体要求 二 啤酒酿造原料 主原料 大麦芽啤酒花辅助原料水酵母 1 主原料 大麦芽 提供水解酶系 淀粉 蛋白质成分淀粉是麦芽的最主要成分 含量越高 麦汁的可溶浸出物就越多 麦汁提取得率也越高 蛋白质含量是酿造大麦的一个重要指标 既影响啤酒酿造工艺过程 又影响啤酒的质量 含量过高和过低都不适宜 蛋白质提供酵母营养 使啤酒口感醇厚 圆润 丰富啤酒泡沫 但是会造成啤酒的早期浑浊 2 啤酒花 提供酒花油 酒花树脂 多酚物质酒花树脂 是酒花成分中最重要的成分 是苦味的主要来源 与酒精共同作用起到镇静 催眠 杀菌等效果 多酚物质 具有澄清麦汁和赋予啤酒以醇厚酒体的作用 能与蛋白质形成复合物 促进蛋白质凝固 酒花油 是啤酒酒花香味的主要来源 3 辅助原料 提供碳水化合物 1 未经发芽的谷物 大米 玉米和小麦 大麦等 2 可发酵性糖类 蔗糖 葡萄糖 淀粉糖 糖浆等 4 水 糖化用水 去硬水 酿造用水洗糟用水 去硬水 酵母洗涤用水 杀菌 啤酒厂用水稀释用水 去硬 杀菌 除菌 冷却用水洗刷用水 自来水 5 酵母 用于啤酒生产的酵母为啤酒酵母学名 Saccharomycescerevisiae分类 上面发酵的酵母下面发酵的酵母啤酒酿造中酵母主要起的作用是降糖 产生二氧化碳和酒精 三 啤酒生产工艺流程 1 麦汁制备 糖化工艺 麦汁制备 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 糖化工艺过程 酒花原辅料粉碎 酶解糖化 麦汁过滤 煮沸 麦汁冷却 去发酵罐 1 1麦芽与谷物辅料粉碎 1 目的 使整粒谷物经粉碎后有较大的比表面积 增加物料与水 酶的接触面积 加速酶促反应和物料的溶解 2 麦芽粉碎 麦芽的皮壳不能粉碎过细 应尽量保持完整 麦芽胚乳部分粉碎得越细越好 可以使内容物在糖化过程中最大限度地溶出 提高糖化收得率 3 谷物辅料粉碎 要求有较大的粉碎度 成为细粉状 利于糊化和糖化 1 2糖化 糖化 通过麦芽中的各种水解酶类以及水和热力作用 将麦芽和非发芽谷物辅料中高分子贮藏物质分解并溶解于水的过程 糖化后麦芽和非发芽谷物原料中的不溶性固形物转化成可溶性并有一定组成比例的浸出物 麦芽汁 1 2 1糖化时的主要物质变化 1 非发芽谷物中淀粉的糊化和液化糊化 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 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 1 2 1糖化时的主要物质变化 2 淀粉的糖化水解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 糖化温度趋近于63 可得到最高转化率的可发酵性糖 糖化醪浓度一般为20 40 3 蛋白质的水解 是蛋白质在麦芽蛋白酶作用下水解成氨基酸和多肽的过程 又称为蛋白质休止 麦芽中起催化水解作用的蛋白酶类主要是内切肽酶和羧基肽酶 3 蛋白质的水解 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 而如果氨基酸过少 则酵母增殖困难 最后导致发酵困难 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 4 糖化过程中的其它变化 葡聚糖的分解 糖化过程中需促进 葡聚糖的分解 麦芽谷皮成分溶解 麦芽皮壳中含有谷皮酸和多酚类物质 它们的溶解会使麦汁色泽加深 并使啤酒具有不愉快苦涩味 降低啤酒的非生物稳定性 1 2 2糖化方法 三次煮出糖化法煮出糖化法二次煮出糖化法一次煮出糖化法浸出糖化法糖化双醪一次煮出法方双醪煮出法法双醪糖化法双醪二次煮出法双醪浸出法外加酶糖化法 1 2 2糖化方法 煮出糖化法 将糖化醪液的一部分 分批地加热到沸点 然后与其余未煮沸的醪液混合 使全部醪液温度分阶段地升高到不同酶分解底物所要求的温度 最后达到糖化终了温度 1 2 2糖化方法 浸出糖化法 所有糖化醪液自始至终不经煮沸 它是纯粹利用酶的作用进行糖化的方法 特点 是将全部醪液从一定的温度开始 缓慢分阶段升温使酶类逐次起作用 直到糖化终了温度 1 2 2糖化方法 双醪糖化法 麦芽醪 谷物糊化醪 为了节省麦芽 降低成本并改进麦汁质量 采用部分未经发芽谷物原料作为麦芽的辅助原料 由此衍生出双醪糖化法 1 3麦汁过滤和洗糟 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 此过程称为麦汁过滤 麦汁过滤分两步进行 首先用过滤方法提取糖化醪的麦汁 此称为第一麦汁或过滤麦汁 然后用热水洗出第一麦汁过滤后残留于麦糟中的麦汁 此为第二麦汁或洗涤麦汁 第二步称为洗糟 1 4麦汁煮沸和酒花添加 1 4 1麦汁煮沸的目的 蒸发多余的水分 破坏酶的活性 终止生物化学变化 固定麦汁组成 对麦汁灭菌 浸出酒花中的有效成分 使蛋白质变性凝固 以利于麦汁和啤酒的澄清 排除麦汁中特异的臭味 1 4麦汁煮沸和酒花添加 1 4 2添加酒花的作用 啤酒花可以赋予啤酒爽口的苦味和特有的香味 促进蛋白质凝固 提高啤酒的非生物稳定性 此外还有利于啤酒泡沫和起到抑菌作用 1 4 3酒花的添加量和添加方法 添加量因酒花质量 消费者嗜好习惯 啤酒的品种浓度等的不同而不同 每KL啤酒的酒花用量约为1 4 2 4kg 1 5煮沸中蛋白质的变性和絮凝条件 麦汁温度和加热时间 加热温度越高 变性越充分麦汁煮沸PH 取决于煮沸前混合麦汁的pH 适宜范围 pH5 2 5 4 沸腾状态 取决于传热量Q和锅的流型单宁和水中的Ca2 Mg2 对pro絮凝具有促进作用 1 6冷却麦汁 发酵前 的充氧 热麦汁中氧的状态 麦汁在高温下接触氧 此时氧很少以溶解形式存在 而是和麦汁中糖类 蛋白质 酒花树脂 多酚等发生氧化反应 所以液体中的氧浓度较低 冷却麦汁的充氧 麦汁冷却至发酵接种温度后通入空气而接触氧 此时氧化反应微弱 氧在麦汁中呈溶解态 它是酵母前期发酵繁殖必需的 冷麦汁通风方法 通入无油 无菌的压缩空气 使麦汁中溶解氧量达到6 10mg L 2 啤酒的发酵 2 1啤酒酵母的扩大培养斜面试管 原菌种 富氏瓶培养 或试管培养 巴氏瓶培养 或三角瓶培养 卡氏罐培养 汉森罐培养 酵母繁殖罐培养 主发酵罐 2 2麦芽汁发酵 啤酒麦汁只有通过发酵产生一系列的代谢产物 才能构成啤酒特有的香味和口味 2 2 1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2 2 2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 2 2 3啤酒中发酵代谢的风味物质 高级醇 是酒类中最主要的风味物质之一挥发酯 是啤酒香味的主要来源之一 也是主要风味物质 适量的乙酸乙酯 乙酸异戊酯和乙酸苯乙酯能给啤酒增加酯香味和酒香味 过量则对啤酒风味不利醛类 对啤酒风味影响较大的是乙醛和糠醛 酸类 麦芽 麦汁和啤酒中含有各种有机酸 适量的酸能赋予啤酒爽口的感觉 若酸缺乏会使啤酒粘稠 不爽口 过量的酸会造成啤酒口感粗糙 不柔和 连二酮类 VDK 双乙酰和2 3 戊二酮的总称 双乙酰是啤酒生青味的主要物质 因此在啤酒发酵中应设法降低双乙酰的含量 含硫化合物 由于他们的特殊气味会影响啤酒风味 是近代关心的焦点 主发酵的几个主要阶段 从外观观察主发酵过程中 根据发酵液泡沫的形成和消退情况 可将主发酵分为三个阶段 低泡期 高泡期和落泡期 3后发酵和贮酒 3 1后发酵和贮酒期的主要作用残余糖类继续缓慢发酵二氧化碳在啤酒中溶解 饱和啤酒的成熟 异味逐渐消失 啤酒的澄清 蛋白质等大颗粒沉降 3 2后发酵的工艺要求 下酒的要求 下酒时一般采用下面下酒法 指发酵液从贮酒罐的下部进入 不易起泡 而且桶内的空隙容易控制 压力控制 下酒满罐后 一般先敞口发酵2 3天 排除啤酒的生青味 然后封盖 温度控制 采用先高后低的贮酒温度 开始温度在3 左右促进双乙酰的快速还原 然后逐步降温促进二氧化碳的饱和及酒液的澄清 时间控制 熟啤50 75d鲜啤30 40d 4 过滤和罐装 啤酒发酵结束后 需要经过机械过滤或离心分离 以去除啤酒中的少量酵母 微小的浑浊物质粒子 蛋白质等大分子物质以及细菌等 使啤酒澄清 改善啤酒的生物和非生物稳定性 4 1过滤 过滤方式有滤棉过滤 硅藻土过滤 微孔滤芯过滤和板式过滤机等 4 2离心分离 采用高速离心机进行 4 3罐装 过滤完毕的啤酒 在清酒罐低温存放准备包装 通常同一批酒应在24h内包装完毕 包装容器可分为瓶装 罐装和桶装 瓶装产品比重最大 罐装虽然容器成本高 由于节省包装容器的运费 省去贴标签 降低灭菌蒸汽量 便于旅游携带 所以一时流行 桶装较古老 目前世界很流行 主要是鲜啤酒 4 4灭菌 巴杀65度20 30min 五 啤酒发酵新技术 5 1圆筒体锥底发酵罐发酵加速发酵 麦汁和酵母对流获得强化 因而加速发酵厂房投资节省冷耗节省 直接冷却发酵罐和酒液 而且冷却介质在强制循环下 传热系数高 5 2连续化啤酒生产 1 塔式连续发酵2 多罐连续发酵5 3固定化酵母啤酒发酵1 吸附法2 包埋法 5 4浓醪发酵 采用高浓度麦汁发酵 然后再稀释成规定浓度的成品啤酒 特点 在不增加或少增加生产设备的条件下提高产量 原麦汁浓度一般为16 18 重点内容思考题 一 糖化 麦汁制备1 什么是糖化 糖化温度如何控制 2 什么是 蛋白质休止 3 什么是原麦汁浓度 什么是表观糖度 4 糖化方法分为几类 各自有何特点 5 糖化麦汁煮沸的目的是什么 6 酒花作用是什么 7 什么是定型麦汁 8 影响糖化的因素有哪些 如何控制淀粉盒蛋白质的水解 二 啤酒发酵要点 1