学习情景项目啤酒的生产技术课件(PPT 107页).ppt

生化产品生产技术教学课件,项目1啤酒生产技术,学习情景2酒类的生产,项目2啤酒生产技术,制备啤酒,实验室用的啤酒发酵设备,现代化发酵车间一角,发酵罐的瓦楞型外包装板材,某啤酒厂发酵罐区,预备知识,一、啤酒的分类,啤酒指的是以麦芽（包括特种麦芽）为主要原料，以大米或其它谷物为辅助原料，经麦芽汁的制备，加酒花煮沸，并经酵母发酵酿制而成的，含有二氧化碳、起泡的、低酒精度（2.5%-7.5%）的各类鲜熟啤酒。,1.定义,酵母营养转化示意图,产物：主要代谢产物其它代谢副产物,热能,麦汁,啤酒,酵母,营养物质,碳水化合物氮类化合物矿物质维生素,微量元素,2.种类,按生产方法和酵母种类分,上面发酵啤酒,下面发酵啤酒,按啤酒的原麦汁浓度分,低浓度啤酒：麦汁浓度2.58P,中浓度啤酒：麦汁浓度912P,高浓度啤酒：麦汁浓度1322P,你知道啤酒的度数指什么吗？,鲜啤酒按啤酒是否杀菌分熟啤酒纯生啤酒干啤酒稀释啤酒无醇啤酒,新啤酒品种分,按啤酒的色泽分,淡色啤酒浓色啤酒黑色啤酒,二、啤酒生产工艺流程,大麦由胚、胚乳和皮层构成,胚乳是胚的营养仓库，由贮藏淀粉的细胞层和贮藏脂肪的细胞层构成，提供胚发育所需营养。皮层内含有桂酸、单宁苦味物质等，对酿造有害，但皮壳在糖化醪过滤时可作为过滤层而被利用。,任务1麦芽制备,一、认识大麦及其他原料,1、大麦,根据大麦在穗轴上的排列方式不同，可将大麦分为二棱大麦、四棱大麦和六棱大麦。酿造啤酒通常用二棱大麦。,大麦的化学成分,碳水化合物,蛋白质,主要是淀粉，占大麦干物质的58-65另外还有纤维素、半纤维素和麦胶物质、糖类等。,占大麦干物质的9-12，其中一部分是酶类。大麦经过发芽后，酶的种类和活力会有所增加。,清蛋白（麦白蛋白）占蛋白质总量的4%，对啤酒泡持性起重要作用。球蛋白（麻仁球蛋白）占蛋白质总量的31%，球蛋白是引起啤酒混浊的重要物质。醇溶蛋白（胶蛋白）占蛋白质总量的36%，是造成混浊的重要成分。谷蛋白：占蛋白质总量的29%。和醇溶蛋白一样，是构成麦糟蛋白质的主要成分，也是由多种组分构成。,哪些蛋白质能引起啤酒浑浊？,-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；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。,半纤维素与麦胶物质,大麦含多酚物质约0.1%-0.3%,主要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，造成啤酒浑浊的主要原因。,酚类物质,原料大麦的质量鉴定,千粒重为34-45g，发芽力90，发芽率96。水分为12-13，淀粉为63-65，蛋白质为9-13。,2、啤酒花,啤酒花简称酒花，又称蛇麻花。蛇麻为大麻科葎草属多年生蔓性草本植物，系雌雄异株，用于啤酒酿造者为成熟雌花。,酒花树脂：10-20酒花油：0.5-2多酚物质：4-8其他：单糖、蛋白质、果胶等。,酒花树脂赋予啤酒特有的苦味和防腐能力；酒花油赋予啤酒香味；多酚物质具有澄清麦汁和赋予啤酒醇厚酒体的作用。酒花树脂包括-酸、-酸等成分，其中-酸是啤酒苦味的主要来源，也是衡量啤酒花质量优劣的重要指标之一。保藏：要求低温贮存。以避免-酸被氧化。酒花制品：酒花粉、酒花浸膏、酒花油、颗粒酒花。,3、辅料,（1）使用辅料的作用,降低啤酒生产成本，有利于提高啤酒的非生物稳定性和降低啤酒色度，提高设备利用率，简化生产工序。,（2）辅料的种类及使用量,大米国内大多数厂家使用；玉米少数厂用。使用量原料的20-30，有的厂高达40-50。大麦国外使用，使用量不超过20。,另外，也可直接添加糖类，如蔗糖、葡萄糖和糖浆等，使用量一般为原料的10。,4、水,酿造用水,啤酒生产用水,普通用水,糖化用水、洗涤麦糟用水,灭菌、冷却、锅炉用水,直接影响啤酒质量,要求符合饮用水标准,除符合饮用水标准外，还需满足酿造专业要求,需要进行软化、去离子等处理,啤酒生产中对酿造用水要求比较严格，除应符合生活饮用水标准外，还要符合啤酒专业上的一些要求。,二、制麦,1、大麦浸渍,（1）浸麦的目的,使大麦吸收充足的水分，利于发芽；,洗去大麦表面的尘埃、泥土和微生物。,浸麦水温：8-16为宜，最高不超过20。麦粒大小：麦粒小吸水快，麦粒大吸水慢。含氮量：蛋白质含量越高吸水越慢，蛋白质含量低吸水快。麦粒的胚乳状态：麦粒中粉状粒含量高吸水快，玻璃质粒多吸水慢。通风：增加麦粒的呼吸和代谢作用，加快吸水速度，促进萌发,（2）浸麦理论,3.浸麦方法及操作要点,快速法：在发芽箱中连续通入湿空气，氧气供应充分，使浸麦和发芽时间大为缩短。此法适合于箱式发芽。,又叫断水浸麦法，即先将大麦上水浸泡一段时间，然后把水放掉，进行空气休止，并通风排CO2，一段时间后再放进新鲜水浸泡，如此反复，直至达到所要求的浸麦度。常用的有浸2h断6h、浸4断4、浸4断6等。整个浸麦时间约40-72h。,浸水断水期间，用水雾对麦粒淋洗。喷雾浸麦法的特点耗水量较少，供养充足，发芽速度快。浸麦水温一般不超过20。,间歇浸麦法,喷雾浸麦法,平底浸麦槽,4.浸麦度,大麦浸渍后所含水分的百分率，一般为43-48。浸麦度的控制浸麦适中：握在手中发软而且有弹性；浸麦不足：麦粒发硬、刺手、弹性小、不能弯曲；浸麦过度：麦粒太软、无弹性。也可以用牙咬观察胚乳有无白心来判断。,2、发芽形成各种酶类，并使原来存在于大麦中的非活化酶得到活化和增长，使麦粒中的高分子物质（淀粉、蛋白质、半纤维素）得到部分溶解，以利于糖化。,（1）发芽技术条件,发芽温度：浅色麦芽控制在12-16；浓色麦芽控制在18-22。,空气相对湿度大于95,发芽时间浅色麦芽控制为6d，浓色麦芽为8d。,通风：发芽初期应及时通风供氧发芽后期应适当减小通风量，增大麦层空气中二氧化碳含量。,（2）发芽方法,地板式发芽和通风式发芽,地板式发芽是传统发芽方法，现已逐步被通风式发芽所取代。目前，使用较普遍的是萨拉丁（Saladin）发芽箱。,大麦经浸渍后送至发芽箱，前期温度控制在14左右，到第4-5d,温度升至18-20，以后逐渐下降；,萨拉丁（Saladin）发芽箱的操作要点,最好采用连续通风，若间歇通风，每天早中晚各通风1次，每次15分钟，空气相对湿度保持在95%以上，后期通风的次数和风量应减少。,淀粉在发芽期间的变化趋势是淀粉链逐渐变短，直链淀粉比例增加，并生成部分低糖和糊精。发芽期间由于呼吸作用，淀粉被消耗一部分一般经过发芽过程，淀粉损失大约在4%-6%。,淀粉的变化,（3）发芽过程中物质变化,胚乳半纤维素的主要成分是-葡聚糖，此物质的水溶液粘度极高。该物质在发芽期间在-葡聚糖酶的作用下进行分解，大约降低70%-90%。有了这样的变化，就可以降低浸出物的粘度，有利于麦芽的溶解和麦汁的过滤。,半纤维素的变化,大麦中的含氮物质大部分是高分子蛋白质。在发芽过程中，部分蛋白质受蛋白酶的作用而分解为低分子肽类和氨基酸。这些分解产物被输送到胚部，合成根芽、叶芽中的蛋白质。这样在发芽过程中，就形成了蛋白质不断被分解与合成的过程。,蛋白质的变化,蛋白质分解度的测定库尔巴哈值（蛋白质溶解度）：可溶性氮占麦芽总氮的百分率。此值一般在35%-45%之间，以38%-42%为最佳。,大麦中含酸极少，酸主要是在发芽过程中生成。发芽过程中，磷酸盐、有机酸，乳酸、乙酸等，蛋白质分解生成氨基酸。,酸度的变化,（4）绿麦芽的质量检验,发芽好的麦芽称为绿麦芽，要求新鲜、松软、无霉烂；溶解良好手指搓捻呈粉状，发芽率在90%以上；叶芽长度为麦粒长度的2/3-3/4。,3、绿麦芽干燥,（1）干燥目的,停止绿麦芽的生长和酶的分解作用；,除去多余的水分，防止麦芽腐败变质，便于贮藏；,使麦根干燥，便于脱落除去；,除去绿麦芽的生青味，增加麦芽的色、香、味。,（2）干燥工艺,绿麦芽干燥过程大体分为凋萎期和焙焦期二个阶段。,凋萎期,一般从35-40起温，每小时升温2，最高温度达60-65，所需时间15-24h。此阶段要求风量大，每2-4h翻麦一次。麦芽干燥程度含水量在10%以下。,麦芽凋萎后，每小时继续升温2-2.5，最高温度达75-80，约需5h，使麦芽水分降至5%左右，此期间每3-4h翻动一次。进一步提高温度至85，使麦芽含水量降至5%以下。深色麦芽可增高焙焦温度至100-105。,焙焦期,（3）干燥设备,垂直式干燥塔和水平式干燥炉（单层、两层或三层）。,平面式干燥炉：,垂直式干燥塔：,主要有加热装置、水平式烘床、通风装置等。热量由燃烧炉供给，热空气向上升逸，穿过绿麦芽层，使绿麦芽脱水干燥。,外形为方型多层建筑，内装有对立式烘床，麦芽在两片烘床的夹缝中，热空气从水平方向送入绿麦芽层，烘床间距即为麦芽的厚度，一般为20cm。,（4）干燥过程中的物质变化,酶的变化：随着干燥温度的升高，麦芽中的酶活力下降。,因为酶对干燥温度的抵抗力，不仅取决于温度的高低，还依赖于麦芽中的水分含量。因此，在麦芽水分含量降至10%以下之前，温度不能超过50，否则，酶活力损失过大。,高燥过程残存酶活力,淀粉的变化,蛋白质的变化,干燥前期，淀粉分解较多，最终产物主要是葡萄糖、转化糖和蔗糖。有害的-葡聚糖在干燥过程中显著下降。,干燥前期进一步分解，可溶性氮和甲醛氮显著增加，干燥后期，由于形成类黑精，数量显著下降。总氮量在干燥前后无显著变化，只是组成比例发生变化。,类黑精的形成,二甲硫（DMS）的形成,类黑精是一类褐色至黑色的胶体物质，具芳香味，有不同程度的着色力，具还原性和酸性。在啤酒中呈胶体，带负电荷，对啤酒的生泡性和泡持性有利。,二甲硫过多时，影响啤酒的风味。,蛋白质（大麦中）发芽含硫氨基酸,二甲硫,麦汁煮沸,4.麦芽除根,操作：干燥的麦芽应用除根机除掉麦根。作用：除去麦根，麦芽表面的水锈或灰尘，同时具有一定的磨光作用，保证麦粒外表美观，口味纯正，收得率高。,新干燥的麦芽需经储藏一个月以上，才能用于酿造，因为在贮存过程中，麦芽的淀粉酶和蛋白酶的活力都有所提高，有利于糖化。,麦芽贮存最好使用密闭式立仓。入仓条件：水分不宜超过5%，温度不超过25。贮存期间要经常检查温度和湿度，发现问题及时解决。,5.麦芽保存,6、麦芽的质量评定,理化指标,感官指标,优质的麦芽应有浓香味，无霉杂味，用牙咬时发脆且松散。,蛋白质溶解度：测定糖化麦汁的可溶性氮、凝固氮、甲醛氮以及总氮。若可溶性氮占总氮41%，表示溶解良好；25%-41%为好；25%，溶解不充分。色度：浅色麦芽2.5-4.5EBC单位，深色麦芽为9.5-15.0EBC,任务2麦芽汁的制备,麦芽汁制备,原、辅料粉碎糖化麦汁过滤煮沸和添加酒花麦汁冷却等,一、麦芽及辅料粉碎,1.麦芽粉碎,粉碎方法,干粉碎,湿粉碎,增湿干碎,粉尘较大，表皮易碎,将麦芽浸泡使其水分达25%-35%后再粉碎。特点：此法无粉尘危害，利于过滤，糖化速度快，但动力消耗大,利用喷雾使麦芽含水量增加0.7-1.0%，麦芽喷雾30-40S。优点：保证表皮完整性，利于过滤；胚乳较干，利于粉碎。,麦芽粉碎设备一般采用辊式粉碎机，有四辊式、五辊式粉碎机。,四辊式粉碎机,五辊粉碎机,六辊粉碎机,2.辅料粉碎,锤式粉碎机,大米、玉米等辅料粉碎多使用锤式粉碎机，要求有较大的粉碎度，粉碎成细粉状，有利于糊化和糖化。,二、糖化,1.糖化工艺技术条件,糖化：糖化指麦芽和非发芽谷物原料的不溶性固形物（淀粉、蛋白质、核酸、植酸盐、半纤维素等通过麦芽中各种水解酶类作用，转化为可溶性的、并有一定组成比例的浸出物的全过程。,（1）料水比,淡色啤酒为1：4-5；且第一次麦汁浓度控制在14%-16%；,浓色啤酒为1：3-4；第一次麦汁浓度控制在18%-20%。,（2）糖化温度,一般分几个阶段进行控制，每个阶段所起的作用是不同的。如下表所示。,（3）pH,比较合理的糖化pH应为5.6左右。对残余碱度较高的酿造水应加石膏、加酸等处理；也可添加1%-5%的乳酸麦芽。,（4）糖化时间,随不同的糖化方法而异。,2.糖化方法,三次煮出糖化法是典型煮出法适合于各种质量麦芽，,（1）煮出糖化法,将部分糖化醪液分批地加热到沸点，与其余未煮沸的醪液混合，使全部醪液的温度分阶段的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。根据部分醪液煮沸的次数不同可分为一次、二次和三次煮出法。,其的特点：经历了三次煮沸、三次升温。,一次煮出糖化法,二次煮出糖化法,（2）浸出糖化法,定义：将全部醪液从一定的温度开始，缓慢分段升温到糖化终了温度，利用酶的作用进行糖化的一种方法。,由于糖化醪液不经煮沸，因此，要求麦芽发芽率高，溶解充分。否则，就很难将其生淀粉通过酶而溶解，进而会影响麦汁收率。,糖化锅,糊化锅,三、麦汁过滤,糖化结束后，应立即过滤，把麦汁和麦糟分开获得澄清麦汁液。,1、过滤目的,2、过滤的方法,过滤槽法压滤机法快速渗出槽法,3、过滤过程,准备工作：检查过滤槽的滤板是否铺好；向设备内通入7678的热水，使设备预热。,进醪和静置：将糖化醪充分搅拌，泵入过滤槽中，静置20min,使麦糟自然沉降，形成过滤层。,过滤：开始流出的麦汁浑浊不清，用泵打回槽中，至流出澄清麦汁为止（头号麦汁液），而后将澄清麦汁送入煮沸锅中。,洗糟：当麦汁将要滤完、麦糟刚要漏出时，加水洗糟，得二号麦汁。,过滤槽,四、麦汁煮沸与酒花添加,1.麦汁煮沸与添加酒花的目的,蒸发多余的水分，使麦汁浓缩到规定的浓度；,溶出酒花中的有效成分，增加麦汁的香气、苦味和防腐能力；,促进蛋白质凝固析出，增加啤酒稳定性；,破坏全部酶，进行热杀菌，以保证最终产品的质量；,通过煮沸形成一些还原性物质，以保持啤酒的风味稳定性和非生物稳定性。,2.麦汁及酒花在煮沸过程中的变化,蛋白质的凝固温度高于85时蛋白质热变性而凝固析出；,酒花成分的溶出部分-酸转变成异-酸，异-酸比-酸易溶解，且具有良好的苦味和防腐能力。-酸较-酸难溶解，其溶解产物能赋予麦汁可口的香气。,麦汁颜色的变化在煮沸过程中，还原糖与氨基酸发生糖氨反应，生成类黑精，使麦汁颜色加深。,还原物质的形成麦汁经煮沸后，生成类黑精、还原酮等，还原能力显著增加。,3.麦汁煮沸的技术条件和酒花的添加,（1）煮沸技术条件,煮沸强度表示每小时内蒸发出水分的百分率。即：混合麦汁量最终麦汁量煮沸强度-100%混合麦汁量煮沸时间,煮沸强度一般为8%-12%，煮沸时间一般为1-2h。,（2）酒花的添加,添加方法,添加量,一般为:0.8-1.3kg/m3。,通常分3次添加，即麦汁初沸时添加20%的酒花，煮沸40min后添加40%，煮沸终了前10min添加40%。,注：优质酒花一般在最后添加，使酒花中的香味成分能较多的保留在麦汁中。,五、麦汁冷却、凝固物分离及充氧,1.冷却目的与要求,降低温度，适于酵母发酵；,去除热、冷凝固物，保证发酵正常进行；,增加麦汁的溶解氧，利于酵母的生长繁殖。,薄板冷却器,2.冷却方法和冷却设备,第二段冷却,采用二段冷却，即先冷却到40-50，再冷却到发酵温度。,第一段冷却,排除热凝固物（50%-60%蛋白质、16%-20%酒花树脂、2%-3%灰分、20%-30%其他有机物）。,排除冷凝固物（主要是蛋白质与单宁的络合物）,冷却设备常用的有沉淀槽和薄板冷却器。,3、麦汁充氧,空气应该先进行无菌处理，即空气过滤。空气在麦汁中的溶解速度与其分散度有关，通常采用文丘里管充气。一般充氧要求为78mg氧/L麦汁。,任务3啤酒发酵,上面啤酒酵母发酵终了时，酵母很少下沉到发酵容器底部。细胞多呈圆形，胞内只含有转化酶，只能完成1/3发酵棉子糖。,1、啤酒酵母,下面啤酒酵母发酵终了时，酵母很快凝结成块并沉积到发酵容器底部。细胞多呈卵圆形，胞内含有转化酶和蜜二糖酶，能完全发酵棉子糖。,啤酒酵母扩大培养工艺流程如图所示。斜面原种5ml麦芽汁试管3支各活化3次25ml麦芽汁试管3支250ml麦芽汁三角瓶3只3升麦芽汁三角瓶3只100L铝桶1只，第一次加麦芽汁18L，第二次加麦芽汁73L100L大缸3只，一次加满1吨增殖槽1只，加麦芽汁600L5吨发酵槽，第一次加麦芽汁1.8吨，第二次加麦芽汁3.2吨,适宜低温发酵的酵母如青岛酵母为例，其温度控制流程如图所示。液体试管（28）小锥形瓶（25）大锥形瓶（23）卡尔罐（20）汉生罐（1315）一级繁殖罐（1213）二级繁殖罐（1112）发酵（10）,2、啤酒发酵工艺,低泡期接种后20h左右即进入主酵期，再经4-5h后发酵液表面出现洁白而致密的泡沫，逐渐形成菜花状。,(1)工艺过程及管理,接种量：0.6%-0.8%泥状酵母为了便于管理,根据发酵现象,将主发酵过程分为低泡期、高泡期、和落泡期三个阶段。,特点：品温每天上升0.5-0.8，日降糖为0.3-0.5Bx。不需要人工降温。,落泡期高泡期过后，发酵力逐渐减弱，泡沫层逐渐低落，泡沫变为棕褐色。,高泡期泡沫层呈卷曲状隆起，高达20-30cm。,特点：降糖最快，每天降糖1-1.5Bx，品温最高达9，此时应注意降温。,特点：品温每天下降0.4-0.9，日耗糖为0.5-0.8Bx。落泡期约为2d。,青岛啤酒厂前发酵池（高泡期）,杂醇油的生成杂醇油高级醇的总称。其中，异戊醇、-苯乙醇、乙酸乙酯、乙酸异戊酯以及乙酸苯乙酯构成了啤酒的主要香味成分。但啤酒中杂醇油含量过高，饮用后有头痛感。,(2)主发酵过程中的物质变化,酒精与CO2的生成麦汁中80%的可发酵性糖经酵母作用生成酒精、二氧化碳和其他副产物（醇、醛、酸、酯）。,羰基化合物的生成,包括醛类和酮类，主要为乙醛和双乙酰,乙醛,含量超过界限值时，啤酒呈粗糙的苦味，且有辛辣的腐烂青草味。,乙醛、双乙酰、硫化氢三者构成嫩啤酒固有的生青味。,双乙酰,其含量多少是啤酒口味成熟的重要标志。当啤酒中的双乙酰含量超过限量值时，会有馊饭味。,有机酸的形成,主要有乙酸、乳酸、琥珀酸、柠檬酸等。,对啤酒的香气和口味有一定的影响。,酯类的形成,酯类多为芳香成分，啤酒中的酯含量随少，但对啤酒风味影响很大，通常啤酒中的酯含量在25-50ppm。,3、后发酵,又称啤酒后熟、储酒。将主发酵后并除去多量沉淀酵母的发酵液送到后发酵罐内，这个过程叫下酒。,上面下酒,把酒液经管道从储酒灌的上口注入,下面下酒,操作：从后酵罐的下口进酒，采用CO2背压。特点：避免酒液过于骚动而吸氧过多，减少CO2损失，缩短澄清时间。,后发酵的管理,酒龄后发酵的周期。对12Bx外销酒，其酒龄为60-90d，内销酒为35-45d。,操作管理主要为酒龄、温度、罐压及酒质四项指标，具体掌握应啤酒品种、CO2含量、贮酒设备及其能力而异。,后酵温度的控制：一般采用先高后低的温度，即前期控制为2-3，后期逐渐降至-1-1。,任务4成品啤酒,1、啤酒过滤,棉饼过滤法,棉饼过滤的优点：滤出的酒液澄清透明，稳定性高。棉饼过滤的缺点：制棉饼费时费工，不易实现现代化；石棉对人体有害。,采用棉饼过滤前，需要先制备棉饼，即将滤棉漂洗、灭菌、然后加1-5%的石棉压制成棉饼,硅藻土过滤法,硅藻土过滤机有板框式、叶片式和柱式三种，传统过滤常用板框式硅藻土过滤机。,1.混酒入口2.加料槽3.搅拌机4.酒回路5.泵6.过滤机7、8.压力表9.12.视镜10.排气阀15.排气阀11.排水管13.压力表14.注射泵16.清酒出口17.预滤回路,微孔滤膜过滤法,微孔滤膜是用生物和化学稳定性很强的合成纤维和塑料制成的多孔膜。例如，美国Millipore公司产品是用醋酸纤维、尼龙和聚四氟乙烯为主体的，膜厚150nm。德国Gelmen公司以聚乙烯碳酸盐为主体，用尼龙66补强，膜厚131-135nm，开孔率约80%。下面为几个产品型号的规格。,啤酒过滤可用1.2nm孔径，生产能力为（20-22）103L/h膜寿命为（5-6）105L。,应用：此法多用于精滤生产无菌鲜啤酒，先经离心机或硅藻土过滤机粗滤，再入膜滤除菌。薄膜先用95热水杀菌20min。,微孔过滤的优点：可以直接滤出无菌鲜酒；生产生物稳定性较高的啤酒。,2、啤酒包装,包装容器的质量要求,啤酒是一种酸性的含有CO2的不稳定胶体溶液，作为啤酒