【正文】 啤酒工藝學(xué) 主講 代春華 本課程要講解的主要內(nèi)容有： 第一章 緒論 第二章 原料 第三章 麥芽制備 第四章 麥芽汁制備 第五章 啤酒發(fā)酵 第六章 啤酒工廠三廢治理和副產(chǎn)物利用 第一章 緒 論 第一節(jié) 酒和酒度 凡含有 酒精（乙醇） 的飲料和飲品，均稱為 “ 酒 ” 。 酒飲料中 酒精的百分含量稱做 “ 酒度 ” 。 酒度有三種表示方法： （ 1）以體積分?jǐn)?shù)表示酒度：即每 100mL酒中含有純酒精的毫 升數(shù)。（白酒、黃酒、葡萄酒） （ 2）以質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示酒度：即每 100g酒中含有純酒精的克數(shù)。（啤酒） （ 3）標(biāo)準(zhǔn)酒度： 歐美 各國(guó)常用標(biāo)準(zhǔn)酒精度表示蒸餾酒的酒度。 古代把蒸餾酒潑在火藥上，能點(diǎn)燃火藥的最低酒精度為 100度。 現(xiàn)代的標(biāo)準(zhǔn)酒度，大多數(shù)西方國(guó)家采用體積分?jǐn)?shù) 50%為標(biāo) 準(zhǔn)酒度 100度。即體積分?jǐn)?shù)乘 2即是標(biāo)準(zhǔn)酒度的度數(shù)。 第二節(jié) 世界啤酒工業(yè) 一、啤酒的定義 啤酒是采用 麥芽 和 水 為主要原料，加 酒花 ，經(jīng) 酵母發(fā)酵 釀制成的一種含有 C02， 起泡 的， 低酒精度 的飲料。 德國(guó)巴州將啤酒稱為 “ 液體面包 ” ，表明其 營(yíng)養(yǎng)價(jià)值 非常高。 1972年，第九屆國(guó)際食品營(yíng)養(yǎng)會(huì)議上，推薦啤酒為營(yíng)養(yǎng)食 品之一。 二、原料 ? 啤酒的原料是 大麥 。是世界上 種植最早 的谷物之一，幾乎 世界上所有 地區(qū) 都可種植，其 產(chǎn)量 在谷物排名上，在小麥、玉 米、稻谷之下， 居第四位 ，而且大麥 不是人類主要的糧食 ，釀 酒后的麥糟中蛋白質(zhì)含量得到相對(duì)豐富，更適宜于做飼料，所 以用大麥制啤酒得到發(fā)展。 ? 啤酒是酒類中酒精含量最低的飲料酒 ，而且 營(yíng)養(yǎng)豐富 ，人 們適量飲用時(shí)，酒精對(duì)人體的毒害相對(duì)較小。 中國(guó)大麥種植區(qū) 大麥生育期短，具有獨(dú)特的早熟性，在輪作復(fù)種中占有重要的地 位，在多熟制地區(qū)，它是個(gè)早熟茬口，在高寒地區(qū)，它是個(gè)早熟保收 的作物。根據(jù)大麥種植地區(qū)的生態(tài)條件、種植制度和品種類型，將中 國(guó)大麥產(chǎn)區(qū)分成 5個(gè)區(qū)域。 1． 長(zhǎng)江中下游冬大麥區(qū) 。為中國(guó)最大的產(chǎn)區(qū)，包括江蘇、浙江、湖北、安徽、上海等省、市。本地區(qū)自然條件較好，栽培水平較高。播種面積約為全國(guó)的 1/2,產(chǎn)量占 2/3。其中又以江蘇省的面積最大。類型以春性二棱大麥為主。 2． 黃河中下游春、冬大麥混種區(qū) 。包括河南、山東以及河北、山西、陜西各省的南部。本區(qū)冬季氣溫偏低，以越冬性較好的多棱皮大麥為多，面積約為全國(guó)的 1/5。 3． 青藏高原裸麥區(qū) 。包括西藏自治區(qū)與青海省全部，以及四川、云南、甘肅等省的藏族居住區(qū)。該地區(qū)因食用習(xí)慣，以種植多棱裸大麥 (通稱青稞 )為主。 4． 北方春大麥區(qū) 。包括內(nèi)蒙古、吉林、黑龍江等省。由于啤酒工業(yè)和詞料的需要，大麥面積擴(kuò)大較快。 5． 華南冬大麥區(qū) 。包括福建、廣東、廣西和臺(tái)灣省，種植面積很小。 三、啤酒的分類 據(jù) 工藝 分類 可分兩大類：以德國(guó)（慕尼黑）、捷克（比爾森）、丹麥、荷蘭為典型的 下面發(fā)酵法 啤酒；以及以澳大利亞、新西蘭、加拿大等為典型的 上面發(fā)酵法 啤酒。 根據(jù) 是否巴氏滅菌 分為： 生啤酒 /熟啤酒 。 根據(jù) 麥芽度 （麥芽汁濃度 ） 可分為： 8o啤酒 /10o啤酒 /12o啤酒 /14o啤酒 /18o啤酒。 根據(jù) 色澤 可分為：黑啤酒 /黃啤酒 /淡色啤酒。 ? 啤酒色澤主要取決于麥芽和釀造工藝。 5. 根據(jù)包裝容器 可分為桶裝 /罐裝 /瓶裝 6. 銷售方向不同 可分為內(nèi)銷 /外銷 第三節(jié) 中國(guó)啤酒工業(yè)發(fā)展簡(jiǎn)史 中國(guó)在四五千年前，就有 古代啤酒 。中國(guó)近代啤酒是從歐洲傳入的。 1. 1900年，俄羅斯技師在哈爾濱建立了一家啤酒作坊（烏盧布列夫基啤酒廠） 2. 1903年，德國(guó)啤酒釀造師在青島建立了第一家現(xiàn)代化的啤酒廠，英德啤酒廠。 3. 1915年，中國(guó)人出資在北京建立了雙合盛啤酒廠。 到 1949年，中國(guó)只建立了不到 10個(gè)工廠，年產(chǎn)啤酒近 1萬(wàn) t，從 1949年到 1993年，我們用 43年的時(shí)間，發(fā)展成為世界啤 酒 第二生產(chǎn)大國(guó) ，這樣的發(fā)展速度舉世矚目。 ? 世界十大啤酒公司 ，年產(chǎn)量 115億升 ，年產(chǎn)量 （含德國(guó)貝克的 升） ，年產(chǎn)量 72億升 ，年產(chǎn)量 60億升 ，年產(chǎn)量 55億升 ，年產(chǎn)量 54億升 ，年產(chǎn)量 53億升 ，年產(chǎn)量 36億升 ，年產(chǎn)量 35億升 ，年產(chǎn)量 32億升 2022年國(guó)內(nèi)十大啤酒生產(chǎn)商 名次 公司名稱 產(chǎn)量（萬(wàn)千升） 市場(chǎng)份額（ %） 1 青島啤酒集團(tuán) 326 2 華潤(rùn)啤酒集團(tuán) 254 3 北京燕京啤酒集團(tuán) 223 4 哈爾濱啤酒有限公司 117 5 河南金星啤酒集團(tuán) 94 6 重慶啤酒集團(tuán) 91 7 珠江啤酒集團(tuán)公司 88 8 福建雪津啤酒集團(tuán)公司 58 9 金獅啤酒集團(tuán)公司 41 10 福建惠泉啤酒集團(tuán)公司 41 第四節(jié) 中國(guó)啤酒工業(yè)的未來(lái) 1． 產(chǎn)量的發(fā)展 ：啤酒成為人民大眾最喜愛(ài)的飲料之一。其 生產(chǎn)將有較大的發(fā)展 ， 我國(guó)的發(fā)展規(guī)劃是到 2022年達(dá)到 30003500萬(wàn) t，人均年占有量達(dá)到世界平均水平。 2． 規(guī)模的擴(kuò)大 ：將有幾個(gè)啤酒集團(tuán)年產(chǎn)量超過(guò) 80萬(wàn) t，中 小型啤酒廠面臨巨大的危機(jī) ， 是發(fā)展還是淘汰 ， 要看啤酒市 場(chǎng)的具體情況。 3． 技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)還有差距 ：原料裝備等可比技術(shù)經(jīng)濟(jì)指 標(biāo)還很落后。 4． 原料的發(fā)展 ：中國(guó)已經(jīng)獨(dú)立種植啤酒大麥和生產(chǎn)酒花。 5． 啤酒品種向多樣化發(fā)展 ：低濃度、低醇、低糖、保健、 小麥啤酒、白啤酒、全麥芽啤酒、配合啤酒等。 6． 啤酒修飾技術(shù) ：從麥芽、酵母中提取風(fēng)味物。 7． 高濃釀造技術(shù) ： 8． 非熱消毒的純生啤酒的釀造 ： 9． 人才培養(yǎng) ： 第二章 啤酒釀造原料 第一節(jié) 大麥 第二節(jié) 輔助原料 第三節(jié) 啤酒花 第四節(jié) 水 第一節(jié) 大 麥 大麥用于釀造啤酒的原因： ①大麥 便于發(fā)芽 ，并產(chǎn)生 大量的水解酶類 。 ②大麥 種植遍及全球 。 ③大麥的化學(xué)成分 適合釀造啤酒 。 ④大麥 是非人類食用主糧 。 一、大麥的品種 （一）根據(jù)用途分類 飼料大麥 顆粒不均勻，谷皮較厚，蛋白質(zhì)含 量較高，產(chǎn)量高，成熟早。 食用大麥 膠質(zhì)物多，顆粒較小，蛋白質(zhì)含量 較高，產(chǎn)量高，成熟早。 啤酒專用大麥 粒大飽滿，谷皮薄，淀粉含量 高，蛋白質(zhì)含量低。 （二）根據(jù)種植時(shí)間分類 春大麥 清明節(jié)前種植，成熟度不夠整齊，休眠期較長(zhǎng)。 冬大麥 在秋后種植，成熟度整齊，休眠期較短。 （三）根據(jù)外觀色澤分類 白皮大麥 成熟后谷皮呈淡黃色，有光澤，籽粒肥大 飽滿，淀粉含量高，發(fā)芽整齊。 黃皮大麥 成熟后谷皮呈黃色，顆粒小，淀粉含量少。 紫皮大麥 成熟后谷皮呈淡紫色，顆粒小，淀粉含量 少，谷皮較厚。 （四）根據(jù)麥穗形態(tài)分類 直穗大麥 成熟時(shí)麥穗直立，有二、四、六棱大麥之分。 曲穗大麥 成熟時(shí)麥穗下垂，穗長(zhǎng)而細(xì)，均為二棱大麥。 （五）根據(jù)生長(zhǎng)形態(tài)分類 六棱大麥 是大麥的原始形態(tài)。麥穗斷面呈六角形，有六 行麥粒圍繞一根穗軸而生，籽粒不夠整齊， 相對(duì)蛋白質(zhì)含量 較高，淀粉含量較低。 四棱大麥 是六棱大麥的變種，它的籽粒不像六棱大麥那 樣對(duì)稱，有二對(duì)籽?；榻诲e(cuò)，此大麥粒小且不整齊，谷皮 較厚， 蛋白質(zhì)含量較高 。 二棱大麥 也是六棱大麥的變種，沿穗軸只有對(duì)稱的二行籽 粒，因此 籽粒飽滿、整齊、顆粒大，相對(duì)淀粉含量高，蛋白 質(zhì)含量低。 圖 11 不同品種大麥的橫斷面 二、大麥的結(jié)構(gòu) （一）胚 由胚芽、胚根、盾狀體和上皮層組成，約占麥粒 質(zhì)量的 2%5%。 盾狀體與胚乳銜接，功能是將胚乳內(nèi)的養(yǎng)料 供給生長(zhǎng)的胚芽、胚根。 （二）胚乳 是胚的營(yíng)養(yǎng)倉(cāng)庫(kù)，約占麥粒質(zhì)量的 80%85%。由 淀粉細(xì)胞層 和 脂肪細(xì)胞層 組成。 淀粉細(xì)胞層是胚乳的核心 。 細(xì)胞之間的空間處由蛋白質(zhì)組成的骨架支撐，外部被糊粉層 包圍。 糊粉層是產(chǎn)生各種水解酶的場(chǎng)所 ，也是有生命的組 織，也進(jìn)行呼吸作用。 （三）皮層 谷皮 在麥汁制備時(shí)可作為過(guò)濾介質(zhì)而被利用。 果皮 剛收獲的大麥，果皮的外表面有一 蠟質(zhì)層 ，對(duì)赤 霉酸和氧是不透性的。 種皮 是一種半滲透性薄膜，可滲透水及某些離子，卻 不能滲透高分子物質(zhì)。 圖 12 大麥粒的構(gòu)造 1麥芒 2谷皮 3果皮和種皮 4腹溝 5糊粉層 6胚乳 7細(xì)胞層 8胚根 9胚芽 10盾狀體 11上皮層 A腹部 B背部 三、大麥的化學(xué)組成 大麥的化學(xué)組成隨品種以及自然條件等不同在一定范圍內(nèi) 波動(dòng)，主要成分是淀粉，其次是纖維素以及蛋白質(zhì)、脂肪等。 大麥中一般含干物質(zhì) 8088%，水分 1220%。 （一） 水分 一般水分應(yīng)在 12%～ 13%內(nèi)。大麥含水分高者易 霉?fàn)€，過(guò)低不利于大麥的生理性能。新收獲的大麥含水常高 達(dá) 20%，必須經(jīng)過(guò)暴曬或人工干燥，使水分含量降至 12%左 右，方能進(jìn)倉(cāng)貯藏。 （二） 碳水化合物 淀粉 是最重要的碳水化合物，占總干物質(zhì)重量的 58% 65%。 是大麥的主要貯藏物，存于胚乳細(xì)胞內(nèi)。 大麥淀粉含量 愈多，大麥的可浸出物也愈多， 制備麥汁時(shí)收得率也愈高。 其中， 大麥淀粉在化學(xué)結(jié)構(gòu)上分為直鏈淀粉和支鏈淀粉。直 淀粉占 17%～ 24%，支鏈淀粉占 76%～ 83%。 ? 大麥淀粉顆粒分為大顆粒淀粉 (直徑 20～ 40181。m)和小顆粒 淀粉（直徑 2～ 10181。m）兩種。二棱大麥的小顆粒淀粉數(shù)量約占 全部淀粉顆粒的 90%。其質(zhì)量卻只占淀粉的 10%左右。 小顆粒淀 粉的含量與大麥的蛋白質(zhì)含量成正比。其外部被很密的蛋白質(zhì) 所包圍，不易受酶的作用， 如果在制麥時(shí)分解不完全，糖化時(shí) 更難以分解。這種未分解的小顆粒淀粉與蛋白質(zhì)、半纖維素和 麥膠物質(zhì)聚合在一起，使麥汁粘度增大，是造成麥汁過(guò)濾困難 的一項(xiàng)重要因素。 小顆粒淀粉含有較多的支鏈淀粉，因此產(chǎn)生 較多的非發(fā)酵性糊精。 ? 直鏈淀粉在淀粉酶的作用下，幾乎全部轉(zhuǎn)化為 麥芽糖和 葡萄糖 。淀粉酶作用于支鏈淀粉時(shí)，除生成麥芽糖和葡萄 糖外，尚生成大量糊精及 異麥芽糖 。 ? 直鏈淀粉分子結(jié)構(gòu)較松，支鏈淀粉則較緊，故前者易溶 解。 麥芽糖結(jié)構(gòu) 異麥芽糖結(jié)構(gòu) 直鏈淀粉結(jié)構(gòu) 支鏈淀粉結(jié)構(gòu) 纖維素 纖維素主要存在于大麥的皮殼中，是構(gòu)成谷皮細(xì)胞壁的 主要物質(zhì)，占大麥干重的 %。 半纖維素和麥膠物質(zhì) 占總干物質(zhì)重量的 %%。是 胚乳細(xì)胞壁的組成部分 。胚乳細(xì)胞內(nèi)主要含淀粉， 發(fā)芽過(guò)程 中只有當(dāng) 半纖維素酶 將細(xì)胞壁分解之后，其他水解酶方能進(jìn) 入細(xì)胞內(nèi)分解淀粉等大分子物質(zhì)。 β 葡聚糖是半纖維素的重要組成部分。胚乳半纖維素主 要含 β 葡聚糖 及 少量的戊聚糖 ，不含糖醛酸；谷皮半纖維素 主要含 戊聚糖及少量的 β 葡聚糖和糖醛酸 。 麥膠物質(zhì)在組成 上與胚乳半纖維素?zé)o差別，只是分子量比半纖維素低。 低糖 大麥中含有 2%左右的低分子糖類，包括蔗糖、葡萄糖、 果糖、麥芽糖、葡果二糖以及少量的棉子糖。 這些糖類可 以作為胚芽、胚根萌發(fā)時(shí)的營(yíng)養(yǎng)以及呼吸消耗。 （三） 蛋白質(zhì)