本科高校實訓(xùn)室啤酒生產(chǎn)釀造的實驗綜述報告

陶興魁 陳軍 張興桃 王海潮

【摘 要】本實驗在我校啤酒生產(chǎn)實訓(xùn)室進行，以麥芽為原料，添加酒花、酵母、水、氯化鈣等輔料，通過麥芽粉碎、麥汁制備、糖化、發(fā)酵過程闡述了啤酒釀造實訓(xùn)課程的實驗?zāi)康?、實驗原理、實驗步驟以及實驗注意事項。對啤酒釀造重要生產(chǎn)環(huán)節(jié)的注意事項進行了簡單闡述，以期為本科高校實訓(xùn)室啤酒生產(chǎn)釀造工藝提供一定的理論依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】啤酒釀造;工藝過程;實驗綜述

中圖分類號： TS262.5 文獻標(biāo)識碼： A文章編號： 2095-2457（2019）07-0115-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.07.048

【Abstract】This experiment was carried out in the beer production training room of our university.Hops，yeast，water， calcium chloride and other auxiliary materials were added to malt as raw material. Through the malt crushing，wort preparation，saccharification and fermentation process，the experimental purpose，experimental principle，experimental steps and matters needing attention of the practical training course of beer brewing were described.This paper briefly expounds the matters needing attention in the important production process of beer brewing，so as to provide some theoretical basis for the beer production and brewing process in the practical training room of universities.

【Key words】Beer brewing;Technical process;Experiment summary

1 實驗意義

本實驗項目是對高校微生物發(fā)酵和釀造課程的延伸和補充。以麥芽、啤酒花、酵母以及相關(guān)輔料為實驗材料，主要內(nèi)容包括麥汁的制作、糖化、發(fā)酵以及相關(guān)的檢測，形成一個系統(tǒng)性的綜合實驗。利用微生物發(fā)酵的原理，結(jié)合專業(yè)性，同時做到實用性和趣味性，在講授課本知識的同時進一步提高到更高層次，鍛煉學(xué)生的動手能力、創(chuàng)新能力、科研能力，讓學(xué)生得到綜合提升發(fā)展，是本綜合實驗設(shè)計的意義。

2 實驗?zāi)康?/p>

2.1 了解小型啤酒生產(chǎn)設(shè)備，掌握實訓(xùn)室釀造啤酒的步驟和原理。

2.2 掌握啤酒發(fā)酵過程及相關(guān)技術(shù)，熟悉麥汁制造全過程及其控制。

2.3 結(jié)合書本理論知識，掌握實際操作技巧提高動手能力、創(chuàng)新能力、科研能力。

2.4 培養(yǎng)學(xué)生科研興趣，為學(xué)生獨立完成科研任務(wù)提供鍛煉機會。

3 實驗原理

大麥生產(chǎn)成麥芽，麥芽中的淀粉等高分子物質(zhì)經(jīng)過各種酶的作用，降解為可發(fā)酵性糖同時釋放出溶解于水的浸出物。麥芽汁中含有一定量的高分子多肽和水溶性蛋白質(zhì)，經(jīng)過高溫煮沸麥芽汁使其糖化，經(jīng)過激烈的加熱，導(dǎo)致分子間的強烈碰撞，讓這些多肽和水溶性蛋白質(zhì)沉淀下來。加入酒花，增加苦味，加入酵母，經(jīng)過一系列的代謝化學(xué)反應(yīng)代謝，產(chǎn)生含有酒精、酸、CO2等物質(zhì)的不同風(fēng)味飲品。

4 實驗操作

4.1 實驗材料與用品

材料與試劑：大麥、酵母、啤酒花、氯化鈣、乳酸。

設(shè)備與器材：小型啤酒生產(chǎn)線、糖化鍋、糊化鍋、煮沸鍋、過濾槽、懸沉槽、硅藻土過濾機、冷卻器、裝酒罐等。

4.2 麥芽制造

原料：大麥。制作過程分為：浸麥、催芽、干燥（含有一定量的水分）。

4.2.1 浸麥

大麥發(fā)芽需要一定的水分，把大麥浸漬在水中的過程稱為浸麥，選擇水質(zhì)時注意不要用硬度太大的水，水的硬度大會抑制大麥的發(fā)芽。同時浸漬的作用還可以去除浮麥、雜質(zhì)等物質(zhì)。

4.2.2 發(fā)芽

大麥浸水后在合適的環(huán)境下生成麥芽的過程稱為發(fā)芽，釀造啤酒需用新鮮優(yōu)質(zhì)的麥芽，浸漬大麥需在合適的環(huán)境下才能生成，發(fā)芽的過程可以激發(fā)大麥中原有酶的活性、生成新的酶及化學(xué)物質(zhì)的變化等。

4.2.3 干燥

大麥吸收水分發(fā)芽后形成的麥芽稱為綠麥芽，綠麥芽含水量比較大，不能儲存，也不能進行生產(chǎn)處理。必須對其進行烘干，水分降到一定比例以下，方可儲存、加工、生產(chǎn)。麥芽干燥后應(yīng)將根芽除掉，可以去除芽青味，使產(chǎn)生的麥芽具有特別的色香味。

4.3 啤酒釀造步驟

4.3.1 麥芽粉碎

麥芽粉碎方法按照粉碎物含水量分為三種，分別為干法粉碎、增濕粉碎、濕法粉碎，傳統(tǒng)的粉碎方法是干法粉碎。通過粉碎增大了麥芽的比表面積，糖化時增大與水和酶的接觸面積，加快糖化反應(yīng)速度，使代謝物分解充分。

4.3.2 糊化

糊化鍋中加水，升溫到45℃時加入粉碎好的麥芽，加溫至70℃，在此溫度下保持20min，使α-淀粉酶充分發(fā)揮作用，然后溫度達到100℃使淀粉充分糊化，提高浸出率，為了保證熱量供應(yīng)，保持沸騰溫度下40min。

4.3.3 糖化

糖化是麥芽內(nèi)含物在適宜的溫度及相應(yīng)的酶的作用下分解并溶于水的過程。麥芽原料和輔料與水混合后稱為醪液，經(jīng)過糖化反應(yīng)的醪液稱為“糖化醪”，“浸出物”指糖化過程中產(chǎn)生的各種糖化物質(zhì)。

糖化過程中各種酶的作用。羧肽酶、α淀粉酶、β淀粉酶分別在不同的溫度下對糖化物產(chǎn)生作用。在糖化鍋中加入原料，溫度加熱至50℃時，羧肽酶發(fā)揮作用，形成低分子物質(zhì);65℃時加入糊化鍋醪液，保持30min，讓β淀粉酶充分降解麥芽淀粉;然后溫度升高到72℃，讓α淀粉酶進一步充分分解淀粉，保持40min后溫度升至78℃。

4.3.4 過濾麥汁

糖化結(jié)束要盡快把醪液和固體殘渣分離，必須進行過濾獲得清亮的麥汁。麥汁過濾分兩步，首先是分離糖化醪中的麥汁，稱為“第一麥汁”或“頭號麥汁”，然后是將殘留在麥糟中的麥汁用開水洗出，稱為“第二麥汁”或“洗糟麥汁”。然后將全部麥汁，旋轉(zhuǎn)打入糖化鍋里。

4.3.5 麥汁煮沸

在糖化鍋里加熱煮沸醪液（沸點105℃），蒸發(fā)掉多余的水分，適當(dāng)控制麥汁濃度在0.12-0.13之間，高溫能使蛋白質(zhì)變性，同時還能使酶失去活性，終止化學(xué)反應(yīng)。酒花要分三次加入，使酒花成分充分浸出，同時加入氯化鈣、乳酸等調(diào)節(jié)物質(zhì)。

4.3.6 麥汁冷卻及凝固物分離

煮沸過程凝固的蛋白質(zhì)在旋沉槽中沉淀除去。麥汁需緩慢的經(jīng)過冷凝器降溫后進去發(fā)酵罐，同時加入酵母，用氧氣管補充無菌氧氣，提供給酵母繁殖利用。蛋白質(zhì)變性形成的凝固物根據(jù)溫度不同，分為熱凝固物和冷凝固物，冷卻的過程可以把凝固物與麥汁分離開來。

4.3.7 啤酒發(fā)酵

啤酒的發(fā)酵主要分主發(fā)酵和后發(fā)酵連個階段。主發(fā)酵又包括三個時期：起泡期、高泡期和落泡期。主發(fā)酵對啤酒的釀造至關(guān)重要，要控制好發(fā)酵的溫度、麥汁的濃度以及發(fā)酵的時間。低溫發(fā)酵，過程時間長，泡沫產(chǎn)生量豐富，口味較好，發(fā)酵過程中的副產(chǎn)物較少;高溫發(fā)酵，速度快，副產(chǎn)物較多，口感差。麥汁濃度受到發(fā)酵溫度和時間的影響。發(fā)酵時間主要受到發(fā)酵溫度的影響，溫度低，發(fā)酵時間長，反之溫度高發(fā)酵時間短。

4.3.8 啤酒過濾

釀造的啤酒是許多種物質(zhì)的混合物，需要進行過濾，啤酒的過濾是物理分離過程，通過過濾介質(zhì)，啤酒發(fā)酵液中的雜質(zhì)和懸浮粒子以及酵母等被分離出去，使啤酒清澈透明，光澤度好。

5 物料的選擇和注意事項

5.1 啤酒釀造用水的選擇

啤酒釀造的水源應(yīng)優(yōu)先考慮采用地下水，水的硬度要求使用8°d以下的軟水，水的PH值一般以6.8-7.2中性為好，水中的含鹽度要適中，含鹽度過高，釀造的啤酒口味發(fā)澀。

5.2 麥芽的選擇

麥芽分為大麥芽、小麥芽、黑麥和燕麥芽等。啤酒釀造事宜用大麥芽，因為大麥芽較其他幾種麥芽發(fā)芽快，生產(chǎn)期也比其他快。釀造啤酒必須要經(jīng)過發(fā)芽過程使淀粉轉(zhuǎn)變?yōu)榭捎糜卺勗斓乃苄蕴穷悺?/p>

5.3 酒花的選擇

啤酒的口感很大程度受酒花的影響。酒花要采用新鮮、無氧化、無雜味的顆粒狀的酒花為宜。α-酸含量越高越好，要有明確標(biāo)注產(chǎn)地、年份及α-酸含量的酒花。酒花一旦開啟，應(yīng)盡快用完，避免與氧氣接觸，開啟后不能超過25天。

5.4 酵母的選擇

酵母是一種真核微生物。酵母在啤酒釀造過程中至關(guān)重要。酵母把麥芽中的可溶性糖分發(fā)酵成含有特殊風(fēng)味的含有酒精、二氧化碳和其他微量發(fā)酵產(chǎn)物啤酒飲品。酵母分為上面酵母和下面酵母。上面酵母在發(fā)酵終了時大量酵母細胞懸浮在液面，發(fā)酵時間為5～7天，發(fā)酵最適溫度為20～25℃，發(fā)酵效率較高。下面酵母發(fā)酵最終凝集在底部，形狀為橢圓形，發(fā)酵時間較上面酵母稍長，為8～14天，發(fā)酵最適溫度為6～10℃，發(fā)酵度低。

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