的物质称为浸出物。麦汁中浸出物与投料量比值的百分数称为浸出率。糖化的目的是利于各种酶的作用,使不溶性物质溶解出来,从而得到尽可能多的溶解物,并且使麦汁组成适和发酵。
1.糖化方法
麦芽的糖化方法通常可分为煮出糖化法和浸出糖化法,其中煮出糖化法又分为一次、二次和三次煮出糖化法。
浸出糖化法:是纯粹利用麦芽中酶的生化作用,浸出麦芽中的可溶性物质。它是最简单的糖化方法,是把醪液从一定温度开始加热至几个温度休止阶段进行,最后达到糖化终止温度。只适合使用麦芽,酿制上面发酵啤酒和低浓度发酵啤酒,糖化时间长,必须采用质量很好的麦芽,故不采用。
一次糖化法适于蛋白质分解良好,糖化能力高的麦芽,原料利用率低,故不采用。
二次糖化法对原料的适应性较强,常采用此方法生产浅色啤酒,也可生产其他类型的啤酒,所以二次糖化法好了灵活性较大。适用于各种性质的麦芽和制造各种类型的啤酒,比较经济,原料利用率高,故采用此法。
三次糖化法原料利用率高,利于酶的作用,适用于浓色啤酒,耗热能多,生产周期长,故不采用。 2.糖化的具体过程:
糖化醪与糊化醪兑醪后,醪液不再煮沸,而是直接在糖化锅内升温,达到糖化各阶
段所要求的温度。由于只有部分醪液进行煮沸,胚乳细胞壁的高分子麦胶物质及其他杂志溶出较少,所制麦汁色泽浅,黏度低,口味柔和,发酵度高,特别适合酿造浅色淡爽型啤酒;而且操作简单,糖化时间短,在3h内即可完成。
3.5 麦汁过滤
3.5.1 麦汁过滤的基本要求及技术指标
麦汁过滤的基本要求是迅速、彻底地分离糖化醪液中的可溶性浸出物,尽量减少影响啤酒风味的麦皮多酚、色素、苦味质以及麦芽中的高分子蛋白质、脂肪、脂肪酸和β-葡聚糖等物质进入麦汁,从而保证麦汁良好的口味和较高的澄清度[3]。技术指标应保证过滤的麦汁达到生产所需要的质量要求,尽可能多地获得澄清麦汁,提高生产率,减少对环境的污染。
3.5.2 麦汁过滤方法及影响因素
过滤槽是大多数啤酒厂经常采用的麦汁过滤设备,在啤酒生产中,麦汁过滤方法大致可以分为四类:过滤槽静压过滤法,过滤槽正压过滤法,过滤槽抽吸是负压过滤法,压滤机过滤法。我国大多数啤酒厂均采用过滤槽静压过滤法进行麦汁过滤。本设计采用过滤槽静压过滤法进行麦汁过滤。
过滤槽法过滤麦汁是通过筛分效应,滤层效应和深层过滤效应三方面的作用而进行的。麦汁的过滤速度受滤层阻力、滤层渗透性、滤层厚度、麦汁黏度和滤层面积等诸多因素影响。
3.6 麦汁煮沸
3.6.1 麦汁煮沸设备选择及优缺点
麦汁过滤结束后,就要进行麦汁煮沸,并在麦汁过滤中添加酒花。煮沸期间将发生一系列复杂的物
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理和化学变化,麦汁质量也会受多种因素影响。
啤酒厂商用的煮沸锅有内加热式煮沸锅、外加热式煮沸锅、低压煮沸过和连续流动式麦汁煮沸器,本设计采用内加热式煮沸锅。
内加热式煮沸锅的特点是:麦汁加热器垂直安装在锅内,加热器为列管式加热器。麦汁煮沸时,麦汁由下而上穿过加热器的列管向上沸腾。内加热式煮沸锅具有以下优点:1,设备投资少,无需维护,没有磨损,耗电量低;2热辐射损失小;3煮沸温度和蒸发速率可以调整;4设备简单,不需外加加热器和搅拌器。
3.6.2 麦汁煮沸工艺
内加热式麦汁煮沸锅又可分为常压煮沸和低压煮沸,本设计采用常压煮沸工艺。通过麦芽汁的煮沸可达到蒸发水分、浓缩麦汁的目的。过滤后的麦汁其浓度低于需定型浓度(约1.0~1.5°P),通过煮沸、蒸发浓缩,方可达到规定浓度。煮沸的主要作用:?灭酶和杀菌;?蛋白质变形和絮凝;?浸出酒花中物质;?排除麦汁异杂臭气。
3.7 麦汁后处理
3.7.1 热凝固物及冷凝固物的分离
麦汁煮沸后应尽快将麦汁中的热凝固物进行有效的分离,以获得澄清的麦汁,然后将麦汁冷却至工艺要求的温度,冷却的同时,要进行通风,为酵母繁殖提供足够的氧气。漩涡成沉淀槽是最常用的热凝固物分离设备,与其它设备相比,她的分离效果最佳。漩涡沉淀槽是立式柱形槽,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。
麦汁在冷却过程中会形成冷凝固物,并逐渐沉淀下来,去除冷凝固物的方法可以用自然沉降法和浮选法,自然沉降法是待冷凝固物自然沉降后加以除去,浮选法是麦汁在去除热凝固物后,通入无菌空气就会吸附在细密的小气泡上,随气泡升至液面,并加以除去。
3.7.2 麦汁的冷却
常用的麦汁冷却器为板式换热器,换热效率很高。麦汁冷却的基本要求有:麦汁和冷却水流经部位要便于清洗,密封性要好,严防冷却水和麦汁的渗漏。要有足够的冷却面积,冷却时间要短,冷凝固物析出的量多。
麦汁冷却有一段式和两段式两种冷却方式.本设计采用三段式冷却方式,其优点是利于酵母的沉降,温差会有利于醪液的对流。
3.7.3 麦汁的充氧
发酵需要大量的酵母,而酵母繁殖需要氧气,以利于酵母增殖并同时进入发酵阶段。为使空气溶解至冷麦汁中,必须通入很细小的空气泡,并以涡流形式与麦汁进行混合。
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3.8 啤酒发酵的工艺论证
3.8.1 啤酒酵母
1. 酵母的分类:
a.弗罗倍尔酵母:发酵度高,沉淀慢而不凝集 b.薛士酵母:发酵度低,凝集性强,沉淀块
c.卡尔斯倍酵母:卡尔倍一号,发酵度高,沉淀慢;卡尔号二号,发酵度低,沉淀快 2. 酵母的基本结构:
啤酒酵母在麦汁中25℃培养三天,细胞为圆形,卵形,椭圆形到腊形。酵母是单细胞真核生物,外层由厚的细胞壁和细胞膜所包囊;细胞质内有许多细胞器,有核、线粒体、微体、内质网、液泡、核糖体等,还存在作为能源的糖原,脂质及多磷酸盐等物质。
3. 啤酒酵母的絮凝:
啤酒酵母的絮凝特性是重要的生产特性,它会影响酵母的回收再利用于发酵的可能,影响发酵速率和发酵度,影响啤酒过滤方法的啤酒风味。酵母细胞不同的絮凝能力受到其自身的基因和外界作用影响,金属离子对凝聚作用的影响极大,凝聚作用的强度还依赖于基质的离子浓度,尤其是钙离子含量达到30mg/l以上时的促凝作用相当显著,其他二价离子也能促凝,但是单价离子会因“反离子效应”对其产生抑制作用。
4. 酵母扩大培养:
最终决定啤酒品质的因素是啤酒酵母,最终影响酿酒工艺和控制的因素也是啤酒酵母。啤酒工厂从单细胞分离得到一个酵母细胞,经鉴定确认为是本厂生产用的优良菌株,然后经过若干次扩大培养,最后制备成1013—1014个细胞/ml后供发酵用。酵母的扩大培养关键在于:①选择优良的单一细胞发出菌株;②在整个扩大培养中保证酵母品种,强壮,无污染。
其过程为:斜面试管(原菌种)→试管培养→小,中,大三角瓶培养→卡氏罐培养→增殖罐培养→酵母扩大培养→发酵罐。
5.接种量:
表3-1不同麦汁浓度的酵母添加量 麦汁浓度 7~9 10~12 13~15 16~20
6.酵母的选择:
在实际生产中最常用的酵母有两大类:上面酵母和下面酵母。二者形态上存在明显的差别。上面酵母又叫表面酵母,其母细胞和子细胞能够长时间相互连接,形成多枝的牙簇 ,下面酵母又叫底面酵母、贮藏酵母,其母细胞和子细胞增殖后彼此分开,几乎都是单细胞或几个细胞连接。本设计设计的是经典
酵母泥添加量 0.3~0.4 0.4~0.6 0.5~0.7 0.6~1.0
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型啤酒,色泽浅,采用的是下面发酵技术,故选用下面酵母。
3.6.2 啤酵工艺技术控制
啤酒发酵工艺技术控制,至今尚未深入到发酵代谢控制,所谓工艺控制多数停留在外界影响因素的选择性(非定量)控制,它包括如下几方面:
啤酒酵母的菌株选择。 麦汁组分。
酵母接种量和接种技术。 起酵温度和发酵温度。
发酵设备和酵母在发酵中的流态。 后酵(或双乙酰还原)条件选择。 酵母分离时间和方法。 储酒条件和时间。
发酵中压力或者CO2浓度。
上述诸方面的控制技术,不但影响发酵工艺过程,而且深刻影响啤酒风味物质的代谢。由于发酵工艺的多变性,造成啤酒风味千差万别。
3.8.3啤酒发酵工艺
锥形发酵罐一罐法发酵工艺主要是采用低温主发酵、自然升温12 ℃熟成的方法, 其发酵曲线见图3-2
图3-2程序流程图
(1)加与增殖
6 ℃左右冷麦汁送入锥形罐, 可分4~5 次满罐。然后加入酵母接种, 酵母添加量为冷麦汁体积的0.5 %~1 %。酵母可分二至三次加入, 或一次加入, 接种后酵母细胞浓度为(15 ±3) 3106 个/ml , 待酵母增殖16~20 小时后进行发酵。一天后可排一次沉淀物,
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即冷凝固物(占总量的30 %~40 %) 。 (2)发酵
发酵液自然升温至8.5 ~ 9 ℃时( 不可超过9.5 ℃) , 保持此温, 进行发酵3~5 天, 直到外观发酵度达55 %~60 % , (高发酵度酵母最终外观发酵度达80 %左右, 真发酵度= 外观发酵度30.819) , 然后自然升温到12 ℃ ( 最高升至13 ~14 ℃) , 利用酵母还原酶, 进行双乙酰还原(提高发酵温度、增加接种、加大通风量, 有利于降低游离脂肪酸的含量) , 同时升压至0.08Mpa , 即可提高发酵速度, 又可降低高级醇和酯类的形成, 有利于在保证啤酒质量的情况下缩短酒龄 。保持2~4 天, 当糖度下降至发酵度与最终发酵度相差10 % , 即发酵外观浓度降至3.7°BX 左右时, 开始升压至0.1~0.12Mpa , 直到达到最终发酵度, 双乙酰降至0.1mg/L 以下。 (3)降温贮酒
开始缓慢降温, 以0.3 ℃/h 的速度, 在24 小时内将酒温降至5 ℃, 保持一天, 让酵母还原酶继续还原双乙酰。然后第一次排出三分之二酵母, 排出的酵母可作为下一次发酵用。继续以0.1 ℃/h 的速度降至0~ -1.0 ℃, 共2~3 天, 并在罐压0.05~0.06Mpa 下, 保持此温进行后熟。在此期间排酵母2~3 次(包括冷凝固物和酒花树脂, 在低温下缓慢沉下来) 使啤酒澄清。还可进行CO2 洗涤与饱和, 可除去嫩啤酒的生青味(主要是乙醛、双乙酰、硫化氢) , 冷藏15 天左右, 以利于酒的沉淀澄清和CO2 饱和。整个发酵周期为22~25 天。
3.6.5 酵母的添加与回收
在麦汁进行充氧同时添加酵母,为了使酵母均匀分布在发酵罐中,酵母应在整个麦汁流入过程中均匀添加,接种量一般为(1.5-1.8)3107/mL麦汁,即约0.6-0.8L浓酵母泥/hL麦汁。种酵母要求:外观色泽洁白,凝聚性良好,无黏着现象,无杂质,无变异,镜检酵母细胞大小整齐,健壮,无杂菌感染,细胞活性97%以上,冷水低温保存时间不超过3天,使用代数不超过7代。沉降于发酵罐底的酵母可以分为三类:上层为轻质酵母,主要由落下的泡盖和最后沉降下来的酵母细胞组成,可做饲料或经行其它综合利用。中层为核心酵母,由健壮、发酵力强的酵母细胞组成,其量占65%-70%,可留作下批种酵母用。下层为弱细胞或死细胞,由最初沉降下来的颗粒组成,可作饲料或弃置不用。
3.6.6 发酵设备的降温控制
本设计采用的发酵设备为应用极为广泛的露天锥形发酵罐,酵母在发酵过程中会产生热量,为使发酵和后熟在设计的工艺温度下进行,必须进行冷却。
常用的冷却方式有两种:间接冷却法和直接冷却法,由于直接冷却的冷却介质是液氨,即液氨直接在锥形罐的冷却夹套中蒸发并吸热,在实际生产中需要注意一下几个方面:一是液氨具有刺激性臭味,在一定条件下可燃可爆,二是液氨工作压力较高,且渗透性很强,因而发酵罐的夹套焊接要求也较高,故本设计采用间接冷却方式。
间接冷却方式其冷溶剂是乙二醇与水的混合溶液,它在氨制冷的蒸发器箱中进行冷却,温度一般控
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