生物工艺学啤酒概述

生物工艺学啤酒概述第1页/共47页主要参考书[1].敦管仪，啤酒工业手册（上，中，下册）.北京：中国轻工业出版社，1985.12[2].贺小贤，生物工艺原理.北京：化学工业出版社,2003.3[3].康明官，特种啤酒生产技术。北京：中国轻工业出版社，1999[4]周广田等，啤酒酿造技术，山东大学出版社，2003[4].酿造科技[5].啤酒科技第2页/共47页第一章概述

一、啤酒的定义

啤酒(Beer)是以麦芽（发芽的大麦或小麦）和水为主要原料，以大米或其它谷物、极少量的酒花为辅助原料，经糖化、煮沸、冷却和加酵母发酵酿制而成的一种含有二氧化碳、低酒精度和多种营养成分的饮料酒。1972年7月2日在墨西哥举行的第九届“国际营养食品会议”上被正式列为营养食品。（啤酒含有多量和多种氨基酸；啤酒含有较高的发热量；易被人体消化和吸收。）第3页/共47页二、啤酒的饮用1、啤酒的营养价值（1）啤酒中含有丰富的氨基酸。啤酒中已分析出17种氨基酸，每升啤酒约有3.5克的肽和氨基酸，它们几乎可以100％被人体消化吸收和利用。啤酒中碳水化合物和蛋白质的比例约在15∶1，最符合人类的营养平衡。（2）啤酒中含有多种维生素，每升啤酒中含有维生素B10.1～

0.15毫克，B20.5～

1.3毫克，B60.5～

1.5毫克，烟酰胺5～20毫克，泛酸0.5～

1.2毫克，维生素H0.02毫克，胆碱100～

200毫克，叶酸0.1～

0.2毫克。第4页/共47页（3）糖类物质。每升啤酒中一般含有50克糖类物质，如葡萄糖、麦芽糖、麦芽三糖、低聚糊精等。（4）适量的乙醇。每升啤酒还含有大约35克乙醇，可以帮助饮者抗御心血管疾病，特别可以冲涮血管中刚形成的血栓。啤酒中没有脂肪。每升啤酒还有50克左右的CO2，可以协助人们胃肠运动，也有益人体解渴。（5）啤酒中含有较多的无机离子。如每升啤酒含有20毫克的钠和80～100毫克的钾，钠钾比在1∶4～5。这一比例有助于人们保持细胞内外的渗透压平衡，也有利于人们解渴和利尿。每升啤酒约含有40毫克的钙、100毫克的镁及0.2～0.4毫克的锌。每升啤酒还含有大约50～

150毫克的硅。由于一定量的硅（H2SiO3）有利于保持骨骼的健康。啤酒中还含有一些阴离子，一般啤酒的pH值为4.1～

4.4，有利于人体内的酸碱平衡。第5页/共47页（6）多种抗氧物质。如从原料麦芽和酒花中得到的多酚或类黄酮，在酿造过程中形成的还原酮和类黑精以及酵母分泌的谷胱甘肽等，都是减少氧自由基积累的最好的还原性物质。特别是多酚中的酚酸、香草酸和阿魏酸，可以避免对人体有益的低密度脂（LD）遭到氧化，防止心血管病的发生。第6页/共47页2、啤酒的饮用啤酒需冷藏后饮用，最佳温度为8～

10°C。温度太低时，啤酒会无味，无泡沫；温度较高时，啤酒味道变苦。第7页/共47页3、啤酒的鉴别：

（1）颜色：将啤酒倒入杯中，观看颜色。啤酒酒液应清亮透明，无悬浮物或沉淀物。颜色暗淡或酒中混浊表示啤酒已过期或变质了。

（2）香味：啤酒的香味主要是麦芽的清香、酒花香气与酒陈化后的香醇气味，还含有少量的发酵气味。黑啤酒的香气稍微带有焦糊气味。

第8页/共47页（3）口味：啤酒喝入口中有香滑，可口，清爽且略带有苦味的感觉，苦味愉快而消失迅速，无明显的涩味，有二氧化碳的刺激，有一定的杀口性，入口纯正，没有酵母味或其他怪味杂味。

（4）泡沫：啤酒注入无油腻的玻璃杯中时，泡沫应迅速升起。泡沫高度应占杯子的1/3，泡沫厚度通常约1.5cm为标准。当啤酒温度在8-15℃时，5分钟内泡沫不应消失。同时泡沫还应细腻，洁白，散落杯壁后仍然留有泡沫的痕迹（“挂杯”）。第9页/共47页三、啤酒的起源啤酒有着人类文明一样悠久的历史，它先于其他酒类而最早出现在人类的生活之中，所以学者把啤酒称为“酒类之父”。关于啤酒的起源，说法颇多。1、苏美尔人最早酿制啤酒

根据目前掌握的资料证明，古代啤酒的起源甚至可以追溯到1万年之前新石器时代。上古时代的苏美尔人祖先，原来是吉普赛游牧民族，他们散居于扎格罗斯山脉。后来，他们迁徙至两河流域的美索不达米亚平原，最早进入农耕社会。

第10页/共47页这一带就是今天的伊拉克叙利亚、伊朗等阿拉伯国家所在地。

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上古时代，两河流域盛产野生大麦。野生大麦有一特点，一旦成熟，立即脱落，收获不易。苏美尔人的祖先逐步选育出产量高、不易脱粒的大麦品种，进行人工栽培，驯化成优良的二棱大麦品种。在苏美尔人的象形文字中，很早就有大麦的象形符号文字。

第12页/共47页大约是8000年前，在两河流域的苏美尔地区发现的石刻壁画，展示了古代啤酒的酿造工艺：苏美尔人最早用发芽谷物酿造饮料，用水浸泡大麦放入陶坛，埋入地下，使大麦发芽再晒干，将发芽大麦磨碎制成面包，淀粉酶将淀粉转化成麦芽糖。然后将面包捏碎加水取其汁放入陶罐，天然酵母进行发酵，制成酒精饮料。考古学家还发现了公元前3000年前的大量泥板文书中苏美尔人的啤酒赞美诗：“在欢愉中啜饮啤酒，我心愉悦，我身舒畅。”

第13页/共47页2、古埃及人创造了啤酒的辉煌

早在公元前3000年前，大洲北部的古埃及人通过贸易往来、文化交流，战争等因素，从两河流域的苏美尔人那里学会了古代啤酒的酿造技术。古埃及人很早暗示，就能够酿造多种不同风格的啤酒。毫无疑问，啤酒成为历史上最早的世界性饮料。

公元前2000年后，巴比伦人终结了苏美尔人在美索不达米亚平原的统治，成为新的主宰，巴比伦人同样十分喜欢饮用啤酒，也大量生产古代啤酒。在著名的《汉谟拉比法典》中制定了关于啤酒酿造和饮用啤酒的法规。

第14页/共47页从法老墓中出土的几幅古埃及人酿造啤酒的工艺过程石刻画第15页/共47页

3、古啤酒发展的衰落、兴起东罗马帝国时期，即公元1~6世纪，在古埃及以及两河流域一带，啤酒业依然十分发达。

公元622年前后，穆罕默德创立了伊斯兰教，完成了他的思想和教义的代表作—《古兰经》。穆罕默德创立的伊斯兰教对饮酒作出了严厉禁止的规定，《古兰经》中曾三次提到禁酒，违犯教规，甚至有被处死的危险。由于宗教原因，在阿拉伯国家和所有信仰伊斯兰教的地区，啤酒业的发展大大地受限！

第16页/共47页古啤酒在欧洲兴起公元前48年，地中海南岸的古埃及托勒密王朝发生王位之争。古罗马帝国的统治者恺撒进行干预，并带兵来到埃及的亚力山大城近半年之久。许多士兵经常饮用啤酒，并且学会了大麦、小麦酿造啤酒的技术。当恺撒班师回朝，古埃及啤酒酿造技术随之大规模地传入欧洲。这就是使啤酒后来成为日耳曼人不可或缺的日常饮品。

第17页/共47页公元5世纪至15世纪，欧洲的中世纪时期。啤酒酿造业如雨后春笋般发展壮大。许多酿酒师就是修道士，当时的德国和捷克尤其如此。

德国啤酒外销的最早记载是公元14世纪，主要啤酒生产商在德国北部的布莱梅和汉堡，出口到荷兰、比利时和英国等国，甚至有啤酒产品经过海运，最远销售到亚洲大陆的印度。15世纪的汉堡地区就有近600家啤酒厂，每年可生产25000吨啤酒。

第18页/共47页德国很早就有啤酒行业的组织—德国啤酒协会。这个组织的标志就是啤酒作坊的糖化锅和三件典型工具，外加作为啤酒原料的大麦、啤酒花。是中世纪德国啤酒生产的真实写照，至今德国的啤酒工厂还悬挂这一标志。

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4、古啤酒生产技术的发展啤酒的原型到现代啤酒，也并非一蹴而就。原始的啤酒，有的是将发芽的大麦，加水贮于敞口容器中天然发酵而成：有的是先将大麦、小米等物制成面包，粉碎后至于水中发酵而成；还有将发酵后的酒液加入香料，煮热后再饮用。（1）啤酒香料的确定古代的啤酒有些是添加了药草、枯茗、香桃木和枣椰子等香料，品尝起来和现代的啤酒相比口味截然不同。真正的现代啤酒是以啤酒花的引用作为标志的。在啤酒中使用啤酒花的最早记录是斯洛伐克人。据公元448年的文献记载，当时的斯洛伐克人用来款待拜占庭国王使节的啤酒，就是加啤酒花酿造出来的啤酒。（有说法称在公元786年，德国的一个修道士尝试把啤酒花用于啤酒生产，使啤酒的质量得到了改善。）第20页/共47页正是啤酒花赋予啤酒这种特有的苦味才使得啤酒变得爽口、解渴，这也正是掺有啤酒花酿造的啤酒在整个中世纪十分流行的原因。但直到15世纪，才正式将酒花确定为啤酒的香料。在德国的巴伐利亚（Bavaria），威尔海姆公爵四世于1516年制定了历史上最重要的啤酒法规之一《纯粹法》，该法规定啤酒只能使用大麦、啤酒花和水酿造。尽管现在不少啤酒酿造公司并没有严格执行此法，但该法至今还受到德国政府的保护。第21页/共47页

（2）1850-1880年间，法国的巴斯德确立了微生物的生理学观点，并创造了著名的巴氏灭菌法；

（3）1878年，罗伦茨·恩茨格尔研制出一种过滤装置，这种装置可除掉啤酒中的混浊物质；

（4）1881年，丹麦人艾米尔．克里斯蒂安·汉森发现了大量的发酵菌种，不久后他又成功地培养了这些菌种；（5）随后，冷冻机也开始应用于啤酒工业。这些新的技术使啤酒酿造转入了工业化规模的新阶段，现代啤酒基本定型。

第22页/共47页四、中国啤酒的发展简史20世纪啤酒生产技术从西方传到中国，迄今为止中国啤酒已有100多年的历史。从1900年~1949年，在不同年代、不同地点，有帝国主义列强独资、合资以及民族资本家建立的不同规模啤酒业20多家，总产量仅为6~7千吨。我国最早建立的啤酒厂是1900年由俄国人在黑龙江省哈尔滨市南岗区的八王子建立的乌尔卢布列夫斯基啤酒厂

(哈尔滨啤酒厂前身)；

第23页/共47页1903年英、德商人合资聘请啤酒酿造师在山东青岛开办的第一家现代化的英德酿酒有限公司（青岛啤酒厂的前身）。1912年，建立上海斯堪的纳维亚啤酒厂（上海啤酒厂前身），生产上海牌啤酒。1934年，建立上海怡和啤酒厂(华光啤酒厂前身)。1941年日本人建立北平啤酒厂，生产“飞马”牌啤酒，1945年日本投降后，北啤为北京市政府接管，成为北京啤酒厂，后为日本朝日啤酒公司收购，现已搬迁至北京郊区的怀柔建设新厂。

第24页/共47页中国人最早自建的啤酒厂是1904年在哈尔滨建立的东北三省啤酒厂﹐其次是1914年建立的五洲啤酒汽水厂(哈尔滨)﹐1915年建立的北京双合盛啤酒厂﹐1920年建立的山东烟台醴泉啤酒厂(烟台啤酒厂前身)﹐1935年建立的广州五羊啤酒厂(广州啤酒厂前身)。当时中国的啤酒业发展缓慢﹐分布不广﹐产量不大。生产技术掌握在外国人手中﹐生产原料麦芽和酒花都依靠进口。第25页/共47页新中国成立以来，1949年-1979年啤酒工业随着国民经济的发展而得到迅速的发展，新建了一批新的啤酒厂，全国生产家达90多家，总产量达40万千升，是建国初期的50倍。品种增多，质量提高。生产技术从纯属手工作业土法生产转向整线自动控制，有力地促进了我国啤酒工业的发展；80年代中国啤酒工业高速发展，总产量达624万千，跃居世界第三大国。生产技术以引进的技术为基础，消化吸收，1986年10月确定了“啤酒生产线计划”，习惯称之为啤酒“一条龙”项目。关键设备和工艺技术水平达到了80年代世界先进水平，国产化率达80%以上，完成了我国啤酒行业一次历史性的飞跃。第26页/共47页啤酒“一条龙”选择的主要工艺路线是：

（1）麦芽制造：萨拉丁发芽箱或劳斯曼生产线；麦芽粉碎：调湿粉碎；

（2）糖化：六器组合、煮沸系统性组合，并带出糟装置；

（3）麦芽汁冷却：一段冷却，回收热能；

（4）发酵：大罐发酵，配以优良发酵母及酵母培养装置，发酵罐材料为碳钢;(5)过滤：使用板框式硅藻土过滤机；（6）灌装：20000瓶/小时生产线。

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90年代至今，是中国的啤酒工业进入了旺盛的成熟期,啤酒工业的规模按照国际上的惯例,开始向大型化,集团化方向发展。一些中小型啤酒厂被大型啤酒厂兼并。发展至2008年我国已连续五年成为世界啤酒产量最大的国家，达到4500万千升。同时为适应我国啤酒行业发展啤酒行业组织应运而生，在1985年建立自己的啤酒协会；1993年中国酿酒工业协会啤酒分会经民政部门批准正式成立，并1993.10.4~6在青岛举行了成立大会。第28页/共47页第29页/共47页五、世界及中国啤酒工业现状1、当前世界啤酒工业发展现状（1）啤酒市场基本饱和产量增长缓慢（2）生产高度集中，企业规模两极化发展（3）装备自动化、品种多样化（品种多样化；品种、品牌有专一性；低醇啤酒、无醇啤酒、纯生啤酒日益走俏；啤酒像饮料化发展；包装向方便、一次性消费发展。）（4）啤酒进出口量现增长趋势：世界主要出口国为荷兰、德国、墨西哥、美国、比利时，主要进口国为美国、英国、意大利、德国、法国。进出口量合计为美国最多。第30页/共47页2、中国啤酒工业的现状（1）啤酒产量继续增长；（2）啤酒企业规模不断扩大；（3）企业体制变更，集团优化；（4）企业发展不平衡，两极分化趋势明显（5）啤酒行业的综合水平有提高第31页/共47页六、啤酒的分类1、根据所用酵母的种类分（1）上面发酵啤酒：是指采用上面酵母进行发酵的啤酒，糖化工艺大多数都采用浸出糖化法制备麦芽汁；（2）下面发酵啤酒：是指采用下面酵母进行发酵的啤酒，糖化工艺采用浸出糖化法和煮出糖化法制备麦芽汁。

第32页/共47页2、根据啤酒色泽分（1）浅色啤酒（5-14EBC之间，酒度为1°-3°

）

淡色啤酒（色度为5.0-14.0ＥＢＣ）

金黄色啤酒（色度为7-10ＥＢＣ）棕黄色啤酒（色度为10-14ＥＢＣ）棕色啤酒（色度为15-25ＥＢＣ）（2）浓色啤酒（色度在14-40EBC之间，酒精度数为3°-5°

）

红棕色啤酒（色度为25-35ＥＢＣ）

红褐色啤酒（色度为35-40ＥＢＣ）

（3）黑啤酒

色度大于40ＥＢＣ，酒度为8.5°色泽深红褐色乃至黒褐色。（4）白啤酒

又称小麦啤酒，颜色浅黄，有脂香味。

第33页/共47页3、根据原麦汁浓度分

低浓度啤酒：

原麦汁浓度小于7°P

中浓度啤酒：原麦汁浓度7-11°P

全啤酒：

原麦汁浓度11-14°P高浓度啤酒：

原麦汁浓度大于16°P4、根据成品啤酒是否巴氏杀菌分

鲜啤酒：

未经巴氏杀菌即销售的啤酒

熟啤酒：

经过巴氏杀菌即销售的啤酒

纯生啤酒：

不经过巴氏杀菌而采用超滤等物理方法无菌过滤的啤酒

第34页/共47页6、一些新型啤酒(1)干啤酒

指发酵完全的啤酒，要求真正发酵度大于72%，口味干爽，符合GB4927-2001淡色啤酒技术要求(2)冰啤酒

指滤酒前须经过冰晶化工艺处理的啤酒，口味纯净，保质期内浊度小于0.8EBC(3)低热量啤酒

又称低营养物质啤酒，指可利用的碳水化合物含量小于0.75g/100L的啤酒(4)淡爽啤酒

指原麦汁浓度7.0-8.00P，酒精含量在3.0-3.4%(v/v)的低热量啤酒(5)无醇啤酒

指酒精含量少于0.5（V/V）的啤酒(6)纯生啤酒5、根据容器不同分类第35页/共47页七、世界著名啤酒介绍(1)比尔森啤酒(Pilsener

beer)

：生产于捷克波希米亚的比尔森啤酒厂而得名，有时也简称比尔斯(Pils)。是世界最负盛名的下面发酵淡色啤酒，是目前世界上饮用人数最多的一种啤酒，中国目前绝大多数的啤酒均为此种啤酒。该啤酒色泽较浅，泡沫好，酒花香味浓馥突出，苦味重而不长，口味醇爽。(2)

爱尔啤酒(

Brown

A1e):

爱尔啤酒是一种上面发酵的棕色啤酒，是英国销路最广的瓶装啤酒。比较著名的是纽卡索棕色爱尔啤酒(Newcastle

Brown

A1e)和巴顿爱尔啤酒(BurtonAle)。色泽呈琥珀色，麦芽香味浓，口感甜而醇厚，爽口微酸。第36页/共47页(3)司陶特黑啤酒(Stoutblack):司陶特黑啤酒是爱尔兰生产的著名上面发酵黑啤酒。都柏林的Guinness公司生产的司陶特是世界上最受欢迎