【文章內(nèi)容簡介】 設(shè)計(jì),研究了在擠壓大米過程中添加酶制劑作啤酒輔料對糖化過程的影響規(guī)律。試驗(yàn)結(jié)果表明：用擠壓加酶大米作啤酒輔料,淀粉利用率較高,其麥汁浸出物收得率提高了 %。在可見的未來，擠壓膨化大米啤酒輔料是啤酒釀造技術(shù)發(fā)展趨勢之一 [2]。大米對啤酒風(fēng)味的影響:正面：用大米做輔料，可以改善啤酒的色澤和風(fēng)味，泡沫潔白細(xì)膩，泡持性耗，提高啤酒的非生物穩(wěn)定性。負(fù)面：經(jīng)過碾米后的精米，極不耐貯藏，在貯藏中由于呼吸作用、氧化作用、酶促分解，使米質(zhì)惡化。特別是脂肪分解后形成脂肪酸，滲透進(jìn)入胚乳，充塞于直鏈淀粉的螺旋圈內(nèi)，導(dǎo)致阻礙淀粉吸水膨脹，使糊化困難。在釀制過程中不飽和的脂肪酸可通過酶和非酶氧化為過氧化物，進(jìn)一步氧化為羥基化合物，形成啤酒風(fēng)味老化的醛類物質(zhì)。7 麥芽溶解良好的麥芽應(yīng)該無霉雜味，麥芽香濃，牙咬發(fā)脆且松散。優(yōu)質(zhì)淺色麥芽具淡黃色而有光澤感。優(yōu)良淺色麥芽糖化時間為 10～15min，糖化時間代表著麥芽淀粉酶的綜合性活動，時間愈短活力愈強(qiáng)。本設(shè)計(jì)采用淡色麥芽作為主要原料釀造啤酒。淡色麥芽的感官要求——淡黃色、有光澤、具有麥芽香味、無異味、無霉粒。在釀造時要先將大麥制成麥芽，再進(jìn)行糖化和發(fā)酵，方能用于釀酒。大麥在人工控制和外界條件下發(fā)芽和干燥的過程，即稱為麥芽制造。大麥發(fā)芽后稱綠麥芽，干燥后叫麥芽。麥芽的制造主要分為四個階段：第一：精選后的大麥浸泡在水中，使大麥吸收水分，達(dá)到能發(fā)芽的要求，此階段稱為浸麥。根據(jù)設(shè)備和工藝要求的不同，有多種方法。第二：然后在人工控制的條件下進(jìn)行發(fā)芽，利用發(fā)芽過程中形成的酶系，使大麥的內(nèi)容物質(zhì)進(jìn)行分解，變?yōu)辂溠俊４篼湴l(fā)芽的主要目的：胚乳細(xì)胞壁的部分或全部降解，使干燥后的麥芽變得疏松，更易粉碎，內(nèi)容物質(zhì)更容易溶出。第三:發(fā)芽完畢成為綠麥芽，利用熱空氣進(jìn)行干燥。干燥的目的：使綠麥芽停止生長和酶的分解作用，除去多余的水分，防止腐爛，便于運(yùn)輸。使根部干燥便于除去，增加麥芽的色、香、味。第四：經(jīng)過機(jī)械原理將麥芽的根除去。 釀造水啤酒的主要成分是水，所以水的好壞對啤酒的影響很大。用于釀造啤酒的水應(yīng)該是無色、透明、無沉淀、無味、總?cè)芙恹} 150～200mg/L、PH 值 ～、有機(jī)物（高錳酸鉀耗氧量）0～3mg/L、鐵鹽（以 Fe 計(jì)）＜、錳鹽（以 Mn 計(jì)）＜、氨態(tài)氮（以 N 計(jì)）＜、氯化物（以 Cl 計(jì)）20～60mg/L、游離氯＜。質(zhì)量指標(biāo)應(yīng)符合啤酒大麥國家標(biāo)準(zhǔn)。通常，軟水適于釀造淡色啤酒，碳酸鹽含量高的硬水適于釀制濃色啤酒。淡色啤酒用水要求為：無色，無臭，透明，無浮游物，味純正，無生物污染；硬度低；鐵、錳含量低（含量高對啤酒的色、味有害，而且能引起噴涌現(xiàn)象） ；不含亞硝酸鹽。8 酒花釀造啤酒過程中，添加酒花能賦予啤酒柔和優(yōu)美的芳香和爽口的微苦味，能加速麥汁中高分子蛋白質(zhì)的絮凝，能提高啤酒泡沫起泡性和泡持性，也能增加麥汁和啤酒的生物穩(wěn)定性 [1]。我國酒花主要產(chǎn)地新疆、內(nèi)蒙、甘肅、青海、黑龍江及北京地區(qū)，均在北緯40176?！?0176。酒花栽培氣溫的要求，生長期 14～19℃，開花期 17～23℃，成熟期15～25℃.酒花宜在中性土壤、低地下水位、雨水少（但要有灌溉） 、長日照（1700～2600h）的地區(qū)栽培。酒花的化學(xué)組成中，對啤酒釀造有特殊意義的三大成分為酒花精油、苦味物質(zhì)和多酚。酒花中的 酸在麥汁煮沸時異構(gòu)化，形成異 酸，賦予啤酒爽快的苦味。在傳??統(tǒng)麥汁煮沸過程中，酒花 酸只有 50%能被利用，同時由于酵母吸附以及啤酒過濾，會進(jìn)一步損失。所以，啤酒中 酸的總利用率很少超過 40%，有時可能只有 10%。為?了最大限度提高 酸利用率，目前開發(fā)出多種異構(gòu)化酒花制品，異構(gòu)顆粒酒花就是其中的一種。顆粒酒花是目前世界上使用最廣泛的酒花制品，也是國內(nèi)啤酒企業(yè)應(yīng)用最多的酒花制品。顆粒酒花較全酒花的利用率提高了 10%～25%，貯藏和運(yùn)輸體積減少達(dá)80%以上。異構(gòu)顆粒酒花是把 酸先經(jīng)異構(gòu)化處理，再用于啤酒釀造，酒花利用率提高 90%以上 [3]。多酚對啤酒質(zhì)量有雙重影響：一方面：是啤酒口味助劑能加強(qiáng)啤酒的醇厚性和抗氧化能力。在麥汁煮沸時及冷卻過程中，能與蛋白質(zhì)結(jié)合產(chǎn)生凝固物沉淀，促進(jìn)非生物穩(wěn)定性。另一方面：多酚能與啤酒中的蛋白質(zhì)形成聚合體，是造成啤酒渾濁的主要原因，影響啤酒的非生物穩(wěn)定性。要避免形成這種類型的渾濁，可以去除蛋白多酚或兩者成比例的去除。采用吸附劑通過吸附作用除去啤酒中的多酚類物質(zhì)，減少或者除去形成蛋白質(zhì)多酚類物質(zhì)復(fù)合物的前體。不但能提高啤酒的澄清度，還能使啤酒穩(wěn)定延長啤酒的貨架壽命，改善啤酒的風(fēng)味。常用的吸附劑有：皂土、活性炭、硅膠、尼龍、PVPP 等。由于 PVPP 具有生理安全性吸水性水不溶性絡(luò)合性等特性，是一種性能優(yōu)良的多酚類物質(zhì)吸附劑被廣泛應(yīng)用于啤酒工業(yè)中 [4]。表 21 酒花的感官評定內(nèi)容 鑒定情況外觀 花體整齊、完整；黃綠色，有光澤，葉片內(nèi)花粉飽滿，金黃色純凈度 優(yōu)良的酒花應(yīng)不含葉、梗及其他雜物手感 干燥良好的酒花有彈性，以手挫擦，有油膩的粘性感覺香味 干燥良好的酒花以手挫擦，含有酒花特有的清香氣味9表 22 酒花的化學(xué)鑒定內(nèi)容 鑒定情況水分 應(yīng)在 10%以內(nèi)酸?香型酒花應(yīng)在 5%以上；苦型酒花應(yīng)在 8%以上軟樹脂 香型酒花應(yīng)在 14%以上，苦型酒花應(yīng)在 16%以上 酵母啤酒酵母在麥汁中 25℃培養(yǎng)三天，細(xì)胞為圓形、卵形、橢圓形到臘腸形。世界各大型啤酒廠均有自己獨(dú)特的菌株，各菌株特性是由生產(chǎn)廠長期馴養(yǎng)、選育獲得的。由于啤酒酵母種類不同，導(dǎo)致所釀造的啤酒風(fēng)味也多種多樣。啤酒酵母的凝絮特性是重要的生產(chǎn)特性，它會影響酵母回收再利用于發(fā)酵的可能，影響到發(fā)酵速率和發(fā)酵度，影響啤酒過濾方法的選擇，乃至影響到啤酒風(fēng)味。金屬離子對凝聚作用影響極大。特別是鈣離子，一般認(rèn)為在啤酒中 Ca2+達(dá)到 30mg/L 以上，啤酒酵母才能呈良好的凝聚性其他二價(jià)離子也能促進(jìn)凝聚，但遠(yuǎn)比 Ca2+低 [1]。啤酒釀造中，酵母主要起的作用就是降糖，產(chǎn)生二氧化碳和酒精。啤酒工廠為了確保酵母的純度，進(jìn)行以單細(xì)胞培養(yǎng)法為起點(diǎn)的純粹培養(yǎng)。為了避免野生酵母和細(xì)胞的污染，必須嚴(yán)格啤酒工廠的清洗滅菌工作。評價(jià)酵母菌種優(yōu)良與否，主要從以下幾個方面考慮：形態(tài)學(xué)上的要求：細(xì)胞形態(tài)為圓形或卵圓形，優(yōu)良菌株酵母短軸與長軸之比為1：（～） ，細(xì)胞大小趨向于中小型體積為（100μm 3～160μm 3） ，相同接種量，細(xì)胞比表面積大，發(fā)酵速度快。生理學(xué)要求：希望選擇繁殖速度快的菌株，細(xì)胞倍增時間短，細(xì)胞密度增長快，短接種后的停滯期，很快進(jìn)入對數(shù)生長期。發(fā)酵力的要求：主要指酵母對糖的發(fā)酵能力，希望酵母具有良好的合成麥芽糖和麥芽三糖滲透酶的能力，使酵母能利用麥芽糖、麥芽三糖進(jìn)行發(fā)酵，提高發(fā)酵度。凝聚性和沉淀能力：凝聚性太強(qiáng)的酵母一般發(fā)酵速度較慢，發(fā)酵度偏低，雙乙酰還原慢。要求凝聚性適中，即能達(dá)到較高的發(fā)酵度，又沉淀堅(jiān)實(shí)，發(fā)酵完畢后能順利從發(fā)酵液中分離。雙乙酰峰值和還原速度：希望雙乙酰峰值低，還原速度快。揮發(fā)性風(fēng)物物質(zhì)：要求酵母最終代謝產(chǎn)物賦予啤酒以良好的風(fēng)味。酵母對壓力的耐受力：希望酵母對壓力有較強(qiáng)的耐受力。酵母的穩(wěn)定性：希望酵母能抗變異，連續(xù)發(fā)酵 10 代以上發(fā)酵速度、發(fā)酵度、雙乙酰含量及酒的風(fēng)格無顯著變化。10主酵液和成品啤酒的風(fēng)味品嘗：不能有特殊的異香、異味。 啤酒生產(chǎn)工藝流程沉淀槽冷卻器粉碎機(jī)大米 糊化鍋 加酒花麥芽 粉碎機(jī) 糖化鍋 過濾槽 煮沸鍋罐裝 滅菌 清酒罐 過濾機(jī) 發(fā)酵罐擴(kuò)培罐圖 21 啤酒生產(chǎn)工藝流程圖 工藝原理及方法其主要過程有原料粉碎，糖化，過濾，麥汁煮沸，麥汁后處理等幾個過程。 原料粉碎原料粉碎的目的主要在于，使表皮破裂，增加麥芽本身的表面積，使其內(nèi)容物質(zhì)更容易溶解，利于糖化。按其粉碎類型來說，可以分為干粉碎和濕粉碎兩種。大米的粉碎：對于大米來說，粉碎得越細(xì)越好，越利于糊化。輔料粉碎后的時間不能超過 24h，防止發(fā)熱結(jié)塊。本設(shè)計(jì)采用濕法粉碎，原因是由于麥芽皮殼充分吸水變軟，粉碎時皮殼不易磨碎，胚乳帶水碾磨，較均勻，糖化速度快，可提高過濾速度 20%～25%。麥芽在預(yù)浸槽中用溫水（25～50℃）浸泡 10～20min，使麥芽的含水量達(dá)到25%～35%，放走浸泡水，用加料錕把麥芽加入四錕式粉碎機(jī)中，帶水粉碎，粉碎物在勻漿槽中加入 30～40℃糖化水，勻漿后用醪泵送至糖化鍋。11 糖化方法及工藝論證糖化是指將麥芽和輔料中的高分子貯藏物質(zhì)及其分解產(chǎn)物，通過麥芽中各種水解酶類作用，以及水和熱力作用，使之溶解并溶解于水。本設(shè)計(jì)采用雙醪浸出糖化方法，所制麥汁色澤淺，粘度低，味柔和，發(fā)酵度高。，糖化時間短，在 3 小時內(nèi)即可完成。目前我國用輔料釀造淡色啤酒的廠家大多采用此法。釀制的啤酒，色澤淡黃，泡沫豐富，潔白細(xì)膩，掛杯持久，具有特殊風(fēng)味。整個糖化過程包括：淀粉分解，蛋白質(zhì)分解，β葡聚糖分解，酸的形成和多酚物質(zhì)的變化。糖化過程是原料的分解和萃取過程，它主要是依靠麥芽中各種水解酶的酶促分解和萃取過程。糖化過程中的工藝控制，主要是通過下述環(huán)節(jié)來進(jìn)行：1. 選擇麥芽的質(zhì)量，輔料的種類及其配比、配料。2. 麥芽及非麥芽谷物的粉碎度。3. 麥芽中各種水解酶的作用條件，如溫度、PH、底物濃度、作用時間。4. 加熱的時間和溫度。5. 有時還需通過外加酶制劑、加酸、無機(jī)鹽進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。糖化時主要物質(zhì)變化：1. 非麥芽谷物中淀粉的糊化和液化。2. 淀粉的糖化。3. 糖化過程中蛋白質(zhì)的分解。4. β葡聚糖的分解。5. 麥芽谷皮成分的溶解。糖化的主要方法：煮出糖化法，復(fù)式浸出糖化法，雙醪糖化法，分級糖化。在各種糖化方法中物料的主要變化是依據(jù)麥芽中各類水解酶的催化，糖化控制就是創(chuàng)造合于各類酶作用的最佳條件，各種糖化方法中有幾段控制原理是相似的 [1]。（1）酸休止 利用麥芽中磷酸酯酶對麥芽中菲汀的水解，產(chǎn)生酸性磷酸鹽，有時還利用乳酸菌繁殖產(chǎn)生乳酸，此工藝條件是：溫度為 35～37℃，～，時間為30～90min。（2）蛋白質(zhì)休止 利用麥芽中羧基肽酶分解多肽形成氨基酸（ 氨基氮）和利用?內(nèi)切肽酶分解蛋白質(zhì)形成多肽和氨基酸。蛋白質(zhì)休止最佳 pH 為 ～，最適溫度：形成 氨基氮為 45～50℃，形成可溶性多肽為 50～55℃，作用時間為 10～120min。?（3）糖化分解 淀粉分解成可溶性糊精和可發(fā)酵性糖，對麥芽中的 β淀粉酶催化形成可發(fā)酵性糖，最適溫度為 60～65℃（℃） 。 淀粉酶最適活性溫度為 70℃.這兩個酶共同作用，最適 pH 為 ～，作用時間為 30～120min。12麥芽粉+50℃釀造水46℃30min20min大米粉+耐溫 α淀粉酶+52℃釀造水1℃/min70℃20min 47℃104℃30min 5 min68℃30minNnN70℃25min78℃15min2020 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 2401030405060708090100糖化時間/min糖化溫度/℃5min碘試不呈色（4）糖化終了 無論哪一種糖化方法，糖化終了，必須使醪中除了 淀粉酶以外，?其他水解酶均失活，此溫度為 70～80℃.在此溫度范圍內(nèi)主要依據(jù)需保留 淀粉酶的量及考慮到過濾的需要。采用上限溫度，醪粘度小，過濾加快，有害物質(zhì)溶解多， 淀粉酶殘留少。設(shè)計(jì)采用雙醪浸出糖化法。輔料采用較大加水比進(jìn)行糊化，并盡可能利用外加 淀粉酶，協(xié)助糊化、液化，避免添加過多的麥芽，在糊化煮沸時，促進(jìn)皮殼溶解和形成焦糖、類黑精。輔料糊化醪一次倒入糖化鍋。經(jīng)糊化后的大米醪與麥芽醪混合后，直接經(jīng)過 68℃保溫 30min，升溫到 78℃保溫 15min 到過濾溫度，然后過濾。圖 22 糖化工藝曲線曲線說明：（1）大米在糊化鍋中與水混合，并升溫煮沸糊化，與此同時麥芽與水在糖化鍋內(nèi)混合，℃保溫，進(jìn)行蛋白質(zhì)休止。（2）糊化過程是：糊化是在 ℃恒溫 20min，加熱到 70℃保溫 20min，再加熱到 104℃煮沸 ：在 ℃保溫 30min 進(jìn)行蛋白質(zhì)休止，對醪加熱到糖化溫度 68℃，恒溫 60min 再加熱到 78℃結(jié)束糖化過程。13糖化工藝論證：占投料總量 30%的大米先在糊化鍋中煮沸糊化。大米糊化溫度高，若直接與麥芽一起糊化會造成大米糊化不完全，大米浸出率下降，浪費(fèi)原料等。有時會破壞麥芽中的水解酶類，影響到原料的利用率。由于麥芽糖化力和粉碎度的因素，麥芽糖化宜采用分段式糖化方法：首先， 在 ℃進(jìn)行蛋白質(zhì)休止，目的是減少高分子氮比列，限制蛋白質(zhì)過度分解。麥汁中有適量的可溶性氮及其分解中間產(chǎn)物能賦予啤酒醇厚豐滿的口感；升溫至 68℃利用 和 β淀粉酶協(xié)助麥芽醪的糊化、液化，促進(jìn)果糖、葡萄糖、麥芽?糖等可發(fā)酵性糖的形成；然后在 78℃麥芽中的水解酶類鈍化；糖化醪的 pH 是隨麥芽質(zhì)量、釀造用水水質(zhì)而變化，對于啤酒的糖化，一般在 63～70℃溫度范圍內(nèi)， 和 β?淀粉酶的最適 pH 范圍較寬，可以在 ～ 范圍內(nèi)波動，影響不大。 過濾糖化過程結(jié)束后，已基本完成了麥芽和輔料中高分子物質(zhì)的分解、萃取。因此。必須在最短時間內(nèi)，將糖化醪中的可溶性浸出物與不溶性的麥糟分離，獲得盡可能多的澄清麥汁。麥汁的分離過程實(shí)際就是一個過濾過程，麥芽中的麥皮直接起到過濾介質(zhì)的作用。過濾在整個生產(chǎn)中雖然工藝參數(shù)較少，但操作技術(shù)卻是要求最高的一個過程。過濾控制不當(dāng)，不僅影響到最終麥汁產(chǎn)量，而且會給啤酒的泡沫、風(fēng)味、非生物穩(wěn)定性等帶來不良