发酵食品工艺学

发酵食品工艺学绪论食品发酵与酿造的特点→发酵：对不同的领域有不同的含义,对微生物学家来说,是个较广义的概念,微生物进行的一切活动都可以称为发酵;而对生物学家来说,发酵仅仅是指厌氧条件下有机化合物进行不彻底的分解代谢释放能量的过程。→酿造：是我国人民对一些特定产品进行发酵生产的一种叫法，通常把成分复杂、风味要求较高，诸如黄酒、白酒、啤酒、葡萄酒等酒类以及酱油、酱、食醋、腐乳、豆鼓、酱腌菜等副食佐餐调味品的生产成为酿造；而将成分单一、风味要求不高的产品，如酒精、柠檬酸、谷氨酸、单细胞蛋白等的生产称为发酵。→发酵与酿造工业和化学工业最大的区别：在于它是利用生物体或生物体产生的酶进行的化学反应。1、安全简单，2、原料广泛，3、反应专一，4、代谢多样，5、易受污染6、菌种选育第二章果酒的酿造第一节果酒的生产概况一、果酒的分类1．依酿制方法分可分四类：（1）发酵酒（2）蒸馏酒（3）露酒（4）汽酒→2．依果酒中的含糖量来分：（1）干酒：含糖<0.4g/100ml（2）半干酒：含糖0.4～1.2g/100ml（3）半甜酒：含糖1.2～5g/100ml（4）甜酒：含糖>5g/100ml→3．依果酒中的酒精度来分：（1）低度酒：酒精度<17°（2）高度酒：酒精度>18°二、果酒的酿造（一）果酒的制作方法：1.发酵法：适用于含汁较多的水果2.浸泡法：适用于含汁较少的山楂、枣等3、发酵—浸泡配合法：对含汁较少的水果（二）果酒酿制的特性：1、需添加人工培养的酵母.2、需降去果胶：果胶的存在，令使发酵醪较粘稠，难分离出酒，一般用果胶酶除去。3、需调配：为了保证产品质量的一致性，方法有勾兑和调味。（三）发酵法酿制果酒的工艺流程：果实→预处理→果汁制备→果汁成分调整→发酵→澄清→陈酿、调制→装瓶、杀菌。果实的酿制一般采用液态发酵法：连渣发酵—利用色素，生产有色酒。除渣发酵—除去色素，生产浅色酒→1、果汁成分调整目的：使各种果汁糖酸数量、比例达到理想要求，有利于发酵正常进行。2、果汁的发酵（1）自然发酵：果汁不加酵母，利用果皮上的微生物（2）半自然发酵：果汁不灭菌，但加入培养酵母。（3）人工发酵：即灭菌又加入酵母。→3、果酒的澄清：（1）目的：除去杂质、不溶性蛋白质、果胶物质、金属盐。色素+单宁→沉淀微生物孢子果胶微粒（2）新酒混浊的原因：刚结束发酵的酒就称为新酒，新酒在较长时间里是混浊的，因为新酒里含有悬浮状态的酵母、细菌、凝聚的蛋白质、单宁、黏液以及浆果组织的破片等。（3）方法：1.过滤（离心）2.加胶体（明胶）3.酶法：各种果胶酶。→4、果酒的陈酿及调制A、陈酿：把酒放在密闭的容器中，储放一段时间，以改善酒的风味、色泽的一种方法。（1）酒在陈酿过程中，可发生一系列物理化学变化。①物理变化：1.酒中蛋白质、色素、单宁、铁、酒石酸盐等陈酿后析出2.使果酒透明；3.陈酿中的芳香物质溶出；4.酒精与水缔合成大分子。②化学变化：醇＋【O】→醛醛＋【O】→酸醇、酸＋【O】→酯醇＋醛→缩醛（2）人工加速陈酿的方法：热冷交替法：间接热（40～70℃、10～15min）、冷（－4～－5℃、10～15d）处理，这种交替方法不仅能改善果酒的风味、质量，而且能保持澄清、透明的程度。B、酒的调制：目的：进行酒精、总酸、糖份等成分的调整使酒的风味更典型、更协调。（1）调整的方法有：勾兑、调味等。（2）要求：干酒：酒精>14%，糖份<1.2%，酸<0.5%甜酒：酒精≤16%，糖份10～18%，酸0.5～0.7%第二节果酒的病害及防治→果酒的病害微生物病害非微生物病害(一)微生物病害1、一般征兆：（1）外观失去正常颜色，酒体混浊。（2）果香、酒香减弱，产生异味。（3）出现辛辣、平淡或霉味。（4）镜检出现大量微生物，挥发酸含量升高。→2、酒中主要微生物病害种类：→（1）酒花病（白膜病）外观：白点→成膜→黄色→褐色→裂成小块→沉淀→混浊。风味：淡而无味。醭酵母致病微生物分解糖、有机酸广膜酵母致病微生物的生长特点：属好气性微生物，对温度适应性强，酒度14%时，不能繁殖。→抑制措施：隔氧，提高酒度，陈酿时容器尽量装满。补救：已经产生白膜病的酒的处理：应将好酒缓慢注入桶的底面，使上面的膜溢出。若已经有菌分散到酒中时，应将酒进行除菌、过滤或巴氏杀菌。→（2）醋化病：症状：酒的表面有灰斑→灰色膜→增厚→粘稠状沉淀→酒体变浑浊；香气减弱：有醋酸味、有刺喉感。致病微生物：醋酸菌：分解醋酸成CO2和水。微生物的生长特点：温度30～35℃，能耐酒精10°左右、酸度0.5％以上。预防措施：与酒花病同，还要注意低温发酵；有菌时要用加热的方法（75～80℃、20min）除菌。（3）乳酸病：症状：外观生成白色的脂状膜，有酸菜味。致病微生物：乳酸杆菌。（4）野生酵母的危害：尖端酵母巴氏酵母对发酵不利，消耗较多的糖。可通过添加圆酵母适量SO2来控制。→（二）非微生物病害1、产生原因；果汁中含有非还原性物质被氧化后（单宁、酪氨酸、花青素、金属元素、酚类），使酒产生混浊、沉淀、褪色。2、酒的棕色破败病（褐变）症状：混浊→褐变→苦味原因：在酿酒过程中，由于氧化酶的作用，使酒中的酚类化合物氧化，特别是黑色素的氧化。氧化酶主要来源于霉烂葡萄上生长的霉菌所分泌。酪氨酸＋酪氨酸酶→黑色素单宁＋氧化酶→黑褐色物质花青素＋【O】→变褐（在光照条件下）工业上防治措施：除去霉烂水果，添加一定量的SO2，也可加热破坏果汁中的氧化酶；提高酒度，酸度；隔氧。→3、果酒的兰色、白色破败病：由于土壤、肥料、农药等因素，使果实含有一定量的金属元素，另外，设备中的金属也会溶解。症状：正常色→灰色→灰白色→色素沉淀产生原因：酒中铁的含量10mg/l，若含铁量过大，Fe2＋逐渐氧化成Fe3＋。防止措施：①不能让酒接触铁质容器，容器的涂层要完好；②加入少量柠檬酸：可隐蔽Fe2＋和Fe3＋形成可溶性络合物。③加Vc还原氧化处理法：用量5～10g/100ml与SO2合用效果更佳。→4、混浊：产生原因：主发酵后未及时换容器，沉淀自溶产生混浊。预防措施：要严格防氧，酒液保持澄清状态。第三节葡萄酒的酿造一、概况（一）生产概况：葡萄酒营养丰富，含有25种氨基酸及人体所必需的8种氨基酸。葡萄酒是果酒中的主要产品，因其产量大，种类多，工艺典型，故作为果酒的代表产品。（二）葡萄酒的品种1、干白葡萄酒：含糖量<4g/l2、干红葡萄酒：含糖量<4g/l3、甜葡萄酒：含糖>5%4、加香葡萄酒5、起泡葡萄酒二、葡萄酒生产的基本原理（一）葡萄酒的化学成分葡萄酒营养丰富，是以新鲜葡萄汁为原料经酵母菌的发酵作用而形成（制得）。其化学成分1、乙醇2、甲醇3、高级醇4、甘油5、2、3－丁二醇6、乙醛7、乙缩醛8、羟甲基糖醛9、酯类10、挥发酸11、不挥发酸12、糖类13、果胶物质14、含氮化合物15、色素16、单宁17、矿物质（二）葡萄酒酵母特性：可发酵葡萄糖、果糖、蔗糖，广泛用于酿酒、酒精、面包酵母等生产中，是单细胞微生物，其种类可分为天然葡萄酒酵母和人工培养纯种葡萄酒酵母。1、纯种葡萄酒酵母来源：（1）由专门单位研究、分离、选育、保藏，如中科院微生物所。（2）从旺盛发酵的葡萄酒中分离、选育出来。（3）活性干酵母，有专门工厂生产，如宜昌食用酵母基地。2、葡萄酒的发酵机理：葡萄内糖分经过酵母细胞内酒化酶系的一系列酶促反应，最后生成酒精和CO2。如果外加蔗糖，首先由酵母菌转化酶水解成葡萄糖和果糖，再由酵母菌进行酒精发酵，其反应式为：1.7g葡萄糖发酵产生1°酒精。（三）影响葡萄酒酵母繁殖和发酵的因素（1）温度：10℃以下很难繁殖，>85℃受到抑制，>40℃停止繁殖，最适生长温度为28～30℃。（2）O2：属兼性厌气菌，发酵前期，酵母生长繁殖旺盛，需氧。当酵母细胞数增至30～603106个/ml时，此时不能再通氧，否则会形成较多的乙醛、高级醇、挥发酸等有害物质，使酒的风味变坏。（3）酒精：发酵时产生的酒精对酵母自身有明显的毒害作用，酵母对酒精抵抗力随酵母品种、强壮度、发酵温度和其他有害物质（如SO2）的浓度增加而变化。（4）糖和渗透压：可耐50～60%的蔗糖溶液，但实际上由于糖发酵形成酒精，酒精对酵母既造成渗透压较大又有毒害作用，因此当糖浓度超过20%就会减慢或抑制发酵。在酿造高酒精度甜酒时，为了防止渗透压太高而抑制酵母发酵，不能在葡萄汁或浆中一次加入糖份，应分次添加，才能保证发酵顺利进行。（5）总酸和PH：葡萄中总酸一般在0.4～1.0%（以酒石酸计），理想发酵PH值为3.2～3.5。（6）SO2：当SO2含量在100mg/l时，大多数微生物就可被抑制。SO2的杀菌作用受温度与效果的影响。温度较高时，要达到同样杀菌效果则需增加SO2的用量，PH愈小，杀菌能力愈强，为达到杀菌目的，SO2应一次全量加入。→（四）SO2在葡萄酒酿造中的应用→（1）SO2的作用：a．杀菌作用：防腐。b．抗氧化作用：是一种良好的还原剂，抑制酒中多酚氧化酶的氧化作用。c．增酸作用：可阻止分解苹果酸与酒石酸细菌的生长繁殖，又能置换出苹果酸与酒石酸盐的钾、钙等。使氢离子游离，增加了酒的有效酸度。d．澄清作用：适量的SO2可在短期内抑制酵母的活动，使葡萄汁保持一定时间的静止状态，使汁中泥土、杂质及一些物质很快沉淀下来。e.溶解作用：增加酒的酸度，有利于色素、无机盐类，酒石酸盐溶解，增加酒的总酸和浸出物，加深了色泽。（1）SO2的各种不同用法：a．燃烧硫磺生成SO2气体，适用于器皿的杀菌。b．纯粹液体，此法最普遍。c．偏重亚硫酸K2S2O5，用量<20g/100kg（2）纯粹液体SO2的各种使用方法：a．直接通入SO2气体。b．浓SO2溶液。（3）SO2的用量：a．完全杀菌：指停止一切发酵，使醪能长期保存。用量：12～20g/100kg计。b．发酵醪的杀菌：一般按照下列情况决定的用量。Ⅰ葡萄极其健康，根据含糖多少用15～30g/100kg。Ⅱ．葡萄略有霉烂，根据含糖多少用30～40g/100kg。Ⅲ．葡萄已很霉烂，根据含糖多少用50～60g/100kg，加过SO2之后，进行一次捣池，然后用发酵旺盛的酒母接种。（4）什么时候添加二氧化硫？在任何情况下，SO2应一次添加到醪中，在溃碎葡萄醪液下池时应一同加入，不可在发酵过程中分次添加，这是保证酵母选育的有效方法。→（五）葡萄汁的改良→一、改良的目的：（ⅰ）使酿成的酒成分接近，便于管理。由于气候条件、栽培管理等因素，会使葡萄汁的成分不一；（ⅱ）防止发酵不正常；（ⅲ）酿成的酒质量较好。葡萄汁的改良常指糖度、酸度的调整。→a、糖分的调整:以每1.7g糖发酵后可生成1%（即1ml）酒精，按此计算，一般干酒的酒精度在11%左右，甜酒在15%左右。若葡萄汁中含糖量低于应生成的酒精含量时，必须提高糖度，发酵后才能达到所需的酒精含量。（1）添加白砂糖用于提高潜在酒精含量的糖必须是蔗糖，常用98.0%～99.5%的结晶白砂糖。①加糖量的计算例：欲利用潜在酒精含量为9.5%的5000L葡萄汁发酵成酒精含量为12%的干白葡萄酒，问要加入多少千克糖？需增加的酒精含量为:12%－9.5%=2.5%需加糖量为：2.5317.035000=212.5（㎏）。（2）添加浓缩葡萄汁①浓缩汁可采用真空浓缩法制得，使果汁保持原来的风味，有利于提高葡萄酒的质量。加浓缩葡萄汁的计算；首先对浓缩汁的含糖量进行分析，然后用交叉法求出浓缩汁的添加量例：已知浓缩汁的潜在酒精含量为50%，5000L发酵葡萄汁的潜在酒精含量为10%，欲发酵后得到酒精含量为11.5%的葡萄酒，计算需添加的浓缩葡萄汁是多少？可用交叉法求出。浓缩汁50%1.5要求酒精含量11.5%发酵用葡萄汁10%38.5%即在38.5L的发酵液中加入1.5L浓缩汁，才能使葡萄酒达到11.5%的酒精含量。根据上述比例求得浓缩汁添加量为：1.535000∕38.5=194.8L②添加方法：采用浓缩汁来提高糖分，一般不在主发酵前期加入。因为如果葡萄汁含糖太高，易造成发酵困难。一般都采用在主酵后期加入。添加时还要注意浓缩汁的酸度。因葡萄汁浓缩后酸度也同时提高，如加入量不影响葡萄汁酸度时，可不作任何处理；若酸度太高，需在浓缩汁中加入适量碳酸钙中和，降酸后使用。B、酸度调整：酸不足加酸，酸度太高降酸葡萄汁在发酵前一般调酸到０.５％左右，即ＰＨ３.３～３.５。１、酸不足加酸⑴添加酒石酸和柠檬酸计算方法：例：有一葡萄汁其总酸含量为0.55%，若要提高酸度到0.8%，每1000L该汁需加酒石酸或柠檬酸多少千克？（0.8-0.55）31000=2500g=0.25kg即每一个1000L葡萄汁加酒石酸0.25㎏1g酒石酸相当于0.935g柠檬酸若加柠檬酸则需加0.2530.935g=0.23㎏加酸时先用少量汁与酸混合。缓慢均匀地加入葡萄汁中。搅拌操作中不可使用铁质容器。⑵添加未熟的葡萄汁来提高酸度计算方法同上。二、酸度太高降酸一般情况不需降低酸度，因为酸度稍高对发酵有好处。另：在贮存过程中酸度会自然降低约30%～40%。但如果酸度过高，必须降酸。方法有生物法（苹果酸－乳酸发酵法）和化学法（添加碳酸钙降酸）。添加碳酸钙降酸：注意：形成的酒石酸钙沉淀会吸附葡萄汁的色素，放出二氧化碳时也带走部分芳香物质。所以，用量要严格控制。碳酸钙用量计算如下：W=0.66（A-B）L式中W：所需碳酸钙量（g）0266：反应式的系数A：果汁中酸的含量（g∕l）B：降酸后达到的总酸（g∕l）L：果汁体积三.葡萄酒生产的基本工艺红、白葡萄酒主要是不同品种葡萄来区分的。红葡萄酒一般采用红皮白肉或皮、肉皆红的葡萄品种。我国酿造红葡萄酒主要以干红葡萄酒为原酒。然后按标准调配成半干、半甜、甜型葡萄酒。白葡萄酒选用白葡萄或红皮白肉葡萄为原料，经果汁分离、澄清，控温发酵而成。干白葡萄酒的含量>4g∕L，酒精一般为9～130。微酸而不甜。柔和爽口，欧州各国常饮用。→（一）红葡萄酒生产工艺流程→1.工艺流程：糖、柠檬酸↓果实→→预处理→→破碎取汁→→糖酸调整→→SO2灭菌→→主发酵→→后发酵→→澄清→→杀菌→→包装→→成品2.操作方法⑴葡萄浆：带皮发酵⑵主发酵：控温在28℃左右，前，中期分别捣池一次，以利于色素溶出，时间为5～7天。⑶分离与压榨：主发酵一旦结束，应迅速将酒液同皮渣分离。否则，会使过多的单宁侵入酒中，使洒味过分苦涩。分离出的自流原酒称为干红葡萄酒。如酒度过低可用酒精进行调整，然后转入后发酵。⑷后发酵:利用分离时带入的少许氧气来恢复酵母的活力。20～30天可结束。⑸陈酿贮存:新洒调整后，加50mg∕LSO2贮存。(二)白葡萄酒生产工艺流程2、操作方法：⑴汁的分离：破碎后应立即分离，否则会变色，产生酸类物质。⑵澄清：添加适量SO2保证澄清期不发酵。⑶成分调整：⑷发酵控制：一般不应>280c，优质酒应在18～200c。⑸陈酿贮放：2～3个月换桶一次，将发酵后沉淀于底部的酵母、蛋白质、果胶等沉淀物分离。若新酒酒精含量太低，可加入少量酒精调整，再加入一些SO2后再转入贮存。问答：我国酿酒葡萄种植业的现状和发展前景如何？我国酿酒葡萄种植面积从1998年开始快速增加，目前约有5万公顷。大多数葡萄酒生产企业的原料基地正在走向规范化，葡萄品种也进一步优化。近年来，西部产区的优势愈加明显，优质酿酒葡萄种植向西部转移的趋势已经不容置疑。目前我国葡萄酒生产企业约有500家，而仅张裕、长城、王朝和威龙四个品牌的葡萄酒产量即占全国总产量的51.87％（中国酿酒工业协会葡萄酒分会，王祖明，2007年），这四个大型葡萄酒企业已在我国西部地区建立基地，主要分布在宁夏、甘肃、新疆等优质葡萄产区。当今的葡萄酒行业普遍接受“优质葡萄酒是种出来的”这一概念，一批高标准的酒庄已经建立，并且把葡萄酒生产和旅游相结合。随着普通葡萄酒质量的日趋稳定，庄园酒、品种酒和年份酒也正在向高端葡萄酒市场挺进。在酿酒葡萄栽培技术研究和推广的基础上，我国在品种的引进筛选、区域化、葡萄脱毒和无病毒苗木生产、葡萄嫁接、病虫害综合防治体系、规范化栽培技术等方面均取得了可喜的成果。但是由于科研的相对滞后性、发展酿酒葡萄的急迫性等问题，使得新技术在我国现有种植基地上应用相对较少，因此原有酿酒葡萄种植基地的发展比较缓慢。另一方面，又由于近两年国外葡萄酒向中国市场大量涌入。萄酒酒香气的决定因素有哪些？自然条件：葡萄生长的气候、阳光、温度、水质、土质等。葡萄品种：不同的葡萄品种赋予葡萄酒不同的香气类型。酿酒技术：葡萄酒质量的优劣先天在于葡萄后天在于工艺。葡萄汁澄清：悬浮物会使葡萄酒的香气粗糙。发酵温度：温度过高易使香气散失，应于12～15℃低温发酵。陈酿：葡萄酒最终的风味特征是经过陈酿的生命旅程所决定的。葡萄酒有哪些营养价值？如何科学饮用葡萄酒？答：1、葡萄酒热量与牛奶的热值相当，1L10o葡萄酒的热值为560cal（1cai=4.1840J）;葡萄酒含有人体所需的各种氨基酸，其必需氨基酸含量与人体血液中的必需氨基酸含量接近;葡萄酒含有丰富的矿物质；葡萄酒的维生素含量较人体需要量低，红葡萄酒比白葡萄酒含量高。2、首先，对于经常饮用葡萄酒的人，不能忘记喝水；其次，葡萄酒应配其他食物一起食用，最好在进餐时饮用；第三，控制饮用量，一般每餐1杯葡萄酒，其热值80cal即160cal/天（早餐除外）第二篇酒类酿造第二章啤酒的酿造第一节概述一、啤酒及其种类1.定义:利用大麦制成麦芽，糖化后添加酒花为香料，经发酵而制成的含有低度酒和CO2的饮料酒。2.种类按生产方法和酵母种类分3、啤酒的主要成分：氨基酸；糖类；维生素、；无机盐；酒精3.5%；适宜的CO2二、啤酒生产工艺过程1.制麦2.糖化3.发酵4.后处理及包装三、啤酒酿造的原料（一）大麦（barley）1、特性：便于发芽，酶系统全面，价格低廉，酿啤酒风味好。2、化学成分：（1）碳水化合物①淀粉②纤维素：约占3～7.0%,纤维素与本质素，无机盐结合在一起，不溶于水，在水中只是吸水膨胀。③半纤维素：占4～10%，不将于水，易被热的稀酸，稀碱水解，产先五碳糖和六碳糖。④低糖：含量较少，但对麦粒的生命活动有重要意义。（2）蛋白质其含量和类型直影响大麦的发芽力，酵母营养，啤酒风味，泡沫，稳定性等质易指标。按其沉淀度区可分为以下四组：①清蛋白②球蛋白③醇溶蛋白④谷蛋白（3）脂肪：约占2～3%，是胚芽和酵母营养源。（4）无机盐：含量为2%，是胚芽和酵母的不可缺少的营养物。（5）多酚物质：约占0.1～0.3%，量虽小，却对啤酒有色泽、泡沫，风味和有机物稳定性很大。→（二）酒花→1、酒花的功能：①赋予啤酒香味和爽口苦味②增进啤酒泡沫的持久性③与麦汁共沸时促进蛋白质凝固，有利于澄清④增进麦汁和啤酒的防腐能力→2、酒花的成分：①α－酸：具有苦味和防腐能力，是啤酒苦味的主要来源，占啤酒苦味的85%左右。②β－酸：亦有苦味与防腐能力，但苦味不如α－酸强，防腐能力也较α－酸弱，但其氧化物具有苦味，此一部分苦味可补偿α－酸因氧化而损失的苦味度；β－酸约占啤酒苦味的15%左右。与α－酸被同称为酒花苦味质或酒花树脂。③酒花油：其成分较复杂：一般被认为是香味的主要来源。酒花油易被氧化，其氧化物不利于啤酒风味。酒花油高温长时间易挥发，因此，在煮沸中应分次添加酒花可保留较多的酒花油。→④多酚物质：在啤酒酿造中的作用a.在麦汁煮沸及随后的冷却过程中，都能与蛋白质结合，产生凝固物沉淀，固而有利于啤酒的稳定性。b.由于多酚与蛋白质结合产生沉淀，故啤酒中的多酚残留是造成浑浊的主要因素。3、酒花的贮藏：新收酒花含水75～80%，人工干燥至含水6～8%，花梗脱落，然后回潮至含水10%左右再包装存放。→4、酒花制品：在麦汁中添加酒花，有效成分利用率仅30%左右，加之酒花储藏体积大，要求低温贮藏，且不断氧化损失变质。A.酒花制品的优点：（1）贮藏体积大大缩小（2）可用常温保存（3）减少麦汁损失，相应增加煮沸有效容积（4）废除酒花糟过滤及设备，减少排污水（5）可较准确地控制苦味质含量、提高酒花利用率（6）有利于扩大旋涡分离槽，简化糖化工艺→（三）辅助原料为降低生产成本，改善麦汁组成，增加啤酒的保存性，在糖化时采用大米、玉米和糖作为辅助原料。1、大米：（1）优点：有利于降低成本，出酒率高，可改善啤酒的风味和色泽。（2）缺点：过多用米，致酵母繁殖衰退，发酵迟缓。2、玉米：（1）优点：有利于防止啤酒的混浊。（2）缺点：玉米富含油脂，故易破坏啤酒保持性，减弱起泡能力，且产生异味。3、其他辅料：蔗糖、葡萄糖或淀粉糖浆，有利于提高发酵度降低色度，可在煮沸锅中直接加入。（四）水酿啤酒用水通常包括糖化、制麦、洗涤、冷却及锅炉用水等，以糖化用水最重要，其直接参与工艺反应。通常符合国家卫生指标的硬度以下的饮用水都可作酿造用水。第二节制麦工艺（麦芽制备工艺）一、制麦的目的啤酒生产的几大工序：制麦→糖化→过滤→包装制麦：由原料大麦制成麦芽，习惯称制麦。1、通过制麦操作，使大麦生成各种酶，以供制备麦芽汁的催化剂。2、使麦粒中的淀粉和蛋白质在酶的作用下达到适度的溶解。通过干燥除去麦芽中多余的水分和生腥味，产生干麦芽特由的色、香、味。二、工艺过程（分三阶段）原料大麦→浸泡→人工催芽→麦芽干燥（一）浸麦：原料大麦→粗选分离→称量→投入浸麦槽→湿大麦（含水43～48%）→入发芽箱→绿麦芽→干燥塔→除根机→贮藏→成品麦芽。1、目的：①提高麦粒的含水量②洗涤除尘，除杂以及除微生物③浸出麦皮中的有害成分→2、浸麦时使用的化学药品：为了有效地浸出麦皮中的有害成分，杀死附着在麦粒上的微生物。①饱和石灰水：有去污、除臭和杀菌能力，用饱和Ca(OH)2溶液。②甲醛水溶液：有防腐效果，并能浸出部分花色苷，有利于啤酒稳定。③高锰酸钾：有防腐和催芽作用。④NaOH和KOH溶液：使水呈碱性，有利于谷皮中单宁和谷皮酸类物质的析出，减少涩味，增进啤酒的稳定性。3．方法：①浸水断水交替法；②快速浸麦法；③喷浸法4．浸麦时的工艺条件控制：①时间3～4天；②温度6～16℃＜20℃；③通风（二）人工发芽：1．发芽的目的：①使麦粒生成各种酶。②使麦粒在发芽过程中一部分非酶活化得以活化和增长，随着酶系统的形成，麦粒和部分淀粉、蛋白质和半纤维素等得到分解。2、发芽中酶的形成：淀粉酶：α－淀粉酶、β－淀粉酶；蛋白酶；半纤维素酶：β－葡聚糖酶；磷酸脂酶；氧化还原酶3、发芽时的物质变化①糖份的变化：浸麦时降低，发芽时升高②淀粉的变化③半纤维素的变化④蛋白质的分解⑤酸度的变化4．发芽时的工艺条件控制①温度；②水分；③O2与CO2的组成比例；④光线；⑤时间（三）麦芽的干燥：1、目的：①发芽结束时，绿麦芽含水40～44%，不能贮藏，干燥后可降低水分，终止酶的作用，停止麦芽的生长和胚乳的继续溶解，使之变成干脆、耐藏的干麦芽。②除去绿麦芽的生青味，使麦芽产生特有的色、香、味。③经干燥除根，去除麦根的不良气味。2、干燥时物质的变化：（1）酶的变化（2）碳水化合物的变化：较重要的是淀粉的水解，前期水份较高，分解产物主要是葡萄糖、转化糖、蔗糖，在高温下主要呈麦芽糖和糊精。（3）蛋白质的变化（4）类黑色素的形成：还原糖+氨基酸+简单含氮物氨基糖3、干燥麦芽的处理和贮藏（1）干燥麦芽除根（2）干麦芽的贮藏干麦芽要经贮藏后才适用于酿酒，原因：①贮藏后，蛋白酶活性提高，增进含氮物的溶解②增高麦芽的酸度，有利糖化③淀粉酶活化升高，提高麦芽的糖化少④贮藏回潮后，麦皮不脆，粉碎时破而不碎，有利麦汁过滤。贮藏时间：由一个月至半年。第三节麦芽汁的制备（糖化）→一、糖化的概念→糖化：将麦芽粉碎与温水混合，借助麦芽自身的多种水解酶，将淀粉和蛋白质等高分子进一步分解成可溶性的低分子糖类、糊精、氨基酸、胨、肽等，制成麦芽汁，此过程称糖化过程。糖化醪：未分离麦糟的混合液。麦芽汁：滤除麦糟后的麦汁。浸出物：从麦芽中浸出的物质。（一）糖化时的主要物质变化：1．淀粉的水解①糊化②老化③在糖化中α－淀粉酶、β－淀粉酶，以及界限糊精酶，R－酶等协同作用于原料中，生成麦芽糖和糊精等糖类。2、蛋白质的水解：蛋白质水解是影响啤酒泡沫的产生与持久性，分解不良引起啤酒混浊。3、其他酶与非酶的作用①β－葡聚糖的分解②滴定酸度的变化。③谷皮成分的溶出4.类黑精的形成二、麦芽及其辅料的粉碎原料（辅）→粉碎→加温水糖化→过滤→煮沸加酒花（一）目的与要求：粉碎是麦芽的预处理，整粒淀粉与水接触小。经粉碎后，酶与淀粉粒，水之间的接触面大，加速酶促反应及可溶性物质的溶出。要求：粉碎度要适度。（二）粉碎的方法：1.干法2.湿法3.回潮法三、糖化法煮出法：二次法，三次法；浸出法：双醪煮出糖化法（一)煮出法：1、二次煮出法：先将辅料和部分麦芽粉在糊化锅中与45℃的水混合，并升温至煮沸糊化（即第一次煮沸），同时，麦芽与水在糖化锅内混合保温45～55℃，经30～90分钟，进行蛋白质休止。然后将糊化锅煮沸之糊化醪泵入糖化锅使混合醪温达到糖化温度65～68℃，保温进行糖化。特点：中间有一次从糖化锅中取出部分醪液煮沸。3、三次煮出糖化法将部分糖化醪液分批地加热到沸点，与其余未煮沸的醪液混合，使全部醪液的温度分阶段的升高到不同酶分解底物所要求的温度，最后达到糖化终了温度。根据部分醪液煮沸的次数不同可分为一次、二次和三次煮出法。→1.煮沸锅2.过滤槽3.糖化锅4.糊化锅（二）浸出糖化法定义：将全部醪液从一定的温度开始，缓慢分段升温到糖化终了温度，利用酶的作用进行糖化的一种方法。由于糖化醪液不经煮沸，因此，要求麦芽发芽率高，溶解充分。否则，就很难将其生淀粉通过酶而溶解，进而会影响麦汁收率。（三）糖化用水量：淡色啤酒水多：原料：水=1：3.5～5浓色啤酒水少：原料：水=1：3～4（四）糖化的工艺条件：1．温度：不同阶段，温度不同浸渍：35～40℃糖化：65～68℃蛋白质分解：45～55℃糊精化：75～78℃2．时间：麦芽质量不同，时间有所不同优：15`/65℃正常：30`/65℃劣：1h/65℃3．PH值：随温度升高而不同。最适PH5.5。→(五)糖化设备：糖化锅：浸渍麦芽和糖化用糊化锅：糊化辅料及煮沸糖化醪过滤槽：供醪液过滤用压滤机：压滤醪液、麦汁煮沸锅四、麦汁的过滤1．过滤的目的和步骤：（1）目的：分离除去麦糟，以免大麦中的有害成分过分溶出，影响色、香、味。（2）步骤：①以麦糟为滤层，利用过滤方法提取麦汁，称过滤麦汁或第一麦汁。②利用热水洗涤麦糟，称洗涤麦汁或过滤麦汁。2、影响过滤的因素：①醪液温度：麦汁黏度对过滤速度影响很大，而黏度又受温度的影响，温度高，麦汁黏度小，过滤速度快，反之则慢。第一麦汁过滤时取醪液的温度为78℃，第二麦芽过滤时用78℃热水浸泡。②β－葡聚糖含量：β－葡聚糖会增加醪液黏度，使过滤困难。③原辅料的粉碎度：粉碎度直接影响滤层可透性，采用湿法粉碎，能保证有良好的滤层。④麦汁浓度：浓度大黏度大滤速慢→五、麦汁煮沸与酒花的添加①蒸发多余的水分，使麦汁浓缩到规定浓度。②溶出酒花有效成分，增加麦汁的香气、苦味和防腐能力③促进蛋白质凝固析出，增加啤酒的稳定性、破坏各种酶，进行热杀菌。→2、麦汁与酒花在煮沸过程中的变化1）蛋白质的凝固蛋白质的凝固析出是煮沸过程最重要的物质变化，麦汁煮沸时，蛋白质变性，有20～60%的蛋白质凝固析出，一部分要在麦汁冷却时才能凝固析出。2）酒花成分的溶出酒花煮沸后，部分α－酸转变成异α－酸。异α－酸是啤酒苦味和防腐能力的主要成分。能增进泡沫的持久性。3）煮沸时麦汁颜色的变化煮沸时，麦汁浓缩，类黑精形成，花色素溶出，单宁氧化，麦汁颜色变深。4）还原物的形成由于类黑精，还原糖等物质生成，麦汁的还原能力增强，煮沸时间越长，还原物质也生成越多，可增强啤酒的稳定性。3．麦汁的煮沸方法及其影响的工艺因素方法：常压煮沸，原麦汁过滤期间，当麦汁已将加热层盖满后，开始加热保持80℃左右，让酶继续对残存沉淀进行分解。洗糟结束至加热。同时测量混合麦汁的容积及浓度。煮沸时间一般1～2小时。影响因素：①煮沸时间②煮沸强度③氢离子浓度4．酒花的添加（1）方法：常分三次或四次添加第一次：麦汁初沸时，加入全量的1/5第二次：煮沸40分钟后，加入全量的2/5第三次：煮沸终了前10分钟，加入全量的2/5加得早：则苦味重。添加的晚：则香味大。原则：同香型的酒花，采用先少后多，先差后好，如果香型不同的酒花并用时，先加苦型，后加香型的。（2）添加数量淡色啤酒以突出清香和苦味为主，酒花加量大，浓色酒突出麦芽香为主，酒花加量小。应注意：①麦汁浓度高时，酒花量应大些，反之则少。②硬度大的水由于PH值高，添加酒花量少些，反之则多些。（我国的淡色啤酒，酒花添加量0.15%~0.2%。）注：优质酒花一般在最后添加，使酒花中的香味成分能较多的保留在麦汁中。六、麦芽汁的定型麦汁经煮沸后，将数量和浓度固定下来，称麦汁定型，在下一步工艺—冷却之前要除去酒花糟。定型时麦汁的化学成分：①糖份②含氮物③维生素④苦味物质⑤酒花油⑥单宁、花色苷等七、麦汁的冷却于澄清1、冷却的目的与要求：①降低温度：以麦汁95～98%急冷至适合发酵的温度。②增加麦汁的溶解度，有利于酵母生长繁殖。③把麦汁冷却期间的凝固物分离掉，使发酵能正常进行，在冷却过程中，温度要恒定，先冷到55～60℃，然后再冷到发酵温度，在无菌状态下进行。2、麦汁冷却时的物质变化⑴热凝固物的形成：煮沸时生成的凝固物和麦汁冷却到60℃之间的凝固物，统称为热凝固物，主要是蛋白质和多酚物质为主的复合物。⑵冷凝固物的形成：冷凝固物是从麦汁温度60℃开始至5～7℃所形成的悬浮粒子，也是以蛋白质和多酚为主的一类复合物，温度低，其析出量大。⑶O2的吸收：在冷却过程中，通入无菌空气，使麦汁吸收一定量的氧，以利于酵母繁殖与发酵。3、冷却设备：①沉淀槽；冷却麦汁至50～60℃，并沉降热凝固物。②喷淋冷却器：开放式冷却器。③薄板冷却器：密闭式冷却器④麦汁的澄清：用离心法澄清麦汁，也可用硅藻土滤过麦汁，采用板框压滤机第四节啤酒的发酵一、啤酒酵母1.啤酒酵母的种类下面啤酒酵母——发酵终了时，酵母很快凝结成块并沉积到发酵容器底部。2、啤酒酵母的菌株：能酿啤酒的酵母种类繁多，不同的菌株在形态和生理上均有一定的区别，各啤酒厂都有自己独特的啤酒酵母母，如青岛啤酒酵母，沈阳啤酒酵母等。三、啤酒的发酵机理(一)发酵过程中主要物质变化1、糖的变化麦汁浸出物中，糖类占90%左右，能受到酵母发酵的糖类称为可发酵性糖，可发酵顺序为：葡萄糖＞果糖＞蔗糖＞麦芽糖。麦芽四糖以上的寡糖、戊糖、异麦芽糖均不能发酵。三糖可成为啤酒浸出物的主体。糖→发酵→CO2+乙醇2、含氮物质的变化啤酒发酵初期，酵母必须通过吸收麦汁中的含氮化合物，用于合成酵母细胞蛋白质，其利用的含氮物为氨基二肽、三肽等低肽氮化合物，所以在发酵过程中，约有1/3的含氮物质下降。3、酸度（PH）的变化PH下降，前快后慢，最后保持在4.0左右4、CO2的生成糖【O】丙酮酸脱酸CO25、氧和rH值刚开始时，O2足够，rH值高，随后，O2被利用，rH值低。啤酒中众多的氧化性和还原性物质相互作用达到平衡时，反应在电极电位上的差值，称rH值。rH的大小，影响微生物的生理活动，能改变微生物的发酵产物。6、其他变化α－酸和异α－酸在发酵时有所下降。→（二）乙醇及CO2的生成(复杂的生化变化)→1．机制：→酵母属兼性厌氧微生物，有O2或无O2均能生存，但代谢途径不同①在有氧条件下：行有氧呼吸，糖被分解成H2O和CO2，并放出大量热C6H12O6+6O2→6CO2+6H2O+672千卡②在无氧时，行无氧呼吸，即乙醇发酵，产物为乙醇和CO2C6H12O6→发酵→2CO2+2C2H5OH+27千卡→2、乙醇的生成啤酒是低醇营养饮料。生产中并不需要生成过多的酒精，而是对乙醇物质以外的物质感兴趣，要控制合理工艺，使乙醇控制在一定范围内，且生成一定的风味物质。3、CO2的变化是糖被分解成丙酮酸后氧化脱羧而产生的。（三）啤酒中几种风味物质的形成及对啤酒的影响对啤酒风味有影响的发酵副产物主要有：双乙酰，高级醇，酯类，含硫化合物，醛，有机酸等。→1．双乙酰（丁二酮和2，3戊二酮）的总称，两者属羧基化合物，性质相似，对啤酒风味影响相似。在乳品中是香味物质，但在啤酒中则不受欢迎，主要有馊饭味。其口味阀值约为0.2ppm。因此要控制其生成量。⑴双乙酰的合成途径丙酮酸与TPP（焦磷酸硫胺素为羧酶的辅酶，能催化氧化脱羧作用）结合，使丙酮酸活化成活性丙酮酸，脱羧后生成乙醛，再与丙酮酸缩合生成a—乙酰乳酸。a—乙酰乳酸经过非酶氧化生成双乙酰。→⑵双乙酰的消除与控制提高发酵温度，增加酵母接种量，用强壮酵母发酵，降低下酒糖度和PH值，后发酵前期采用高温，后酵加高度酒等。此外，还需要注意麦汁组成，保证a-氨基酸氮在180mg/l以上。下酒:属于酒精发酵与酿酒后发酵过程。将主发酵后并除去多量沉淀酵母的发酵液送到后发酵罐（贮酒罐）内的过程叫下酒。→2.高级醇（是啤酒中的风味物质之一）影响高级醇形成的因素：a.麦汁浓度和成分b.发酵条件3.酯类的形成：多属芳香成分，能增进风味。4.硫化物的形成：是原料中蛋白质的分解产物，即含硫氨基酸，如蛋白质和半胱氨酸。此外，酒花和酿造用水也带入一部分硫。5.有机酸的形成：磷酸酯酶使磷酸从有机化合物的酯类种分离出来。作用：①具有酸味②有特殊香味，如柠檬酸和醋酸有香味，苹果酸和琥珀酸则苦而酸。③丙酮酸和酮戊二酸等是许多代谢产物的汇合点。6.醛的形成：乙醛是发酵的中间产物，如含量高，会使酒有辛辣味，不成熟味。抑制措施：提高麦汁PH、麦汁通风量、酵母接种量和、发酵温度。四、啤酒的发酵工艺下面发酵（一）下面发酵法特点：1、采用下面酵母，主发酵温度较低，发酵进程慢。2、后酵期长，酒液澄清良好，酒的泡沫细密、风味好、保存长。→（二）主发酵①直接添加法：将回收的洗涤酵母，在容器中与麦汁按1：1的比例配制后加入搅匀，用泵加入添加槽。②追加法：扩大培养后分次添加。3.添加量：按泥状酵母对麦汁体积百分率计算，一般为0.5～0.65%，实际用量应根据酵母新鲜度、稀稠度、酵母使用代数、发酵温度、麦汁浓度及添加方法等适当调节。4.影响发酵的因素：①酵母②通风和搅拌③麦汁的组成④发酵温度⑤加压发酵5.发酵工艺条件的控制①温度的控制：a）接种温度：下面发酵的接种温度一般控制在5～8℃，凡发酵菌种起发酵快、酵母添加量大或主发酵最高温度要求较低者，接种温度应低一些，如5～6.5℃，反之，则需要偏高一些，如6.5～8℃。淡色啤酒的接种温度较浓色啤酒要高些。b）发酵最高温度：低温发酵的最高温度控制在7.5～9℃；高温发酵的最高温度控制在10～12℃，在13℃以下的温度内，酵母的代谢无显著差异，都可制成优质啤酒，温度偏低，有利于降低酯类、高级醇、硫化氢、二甲基硫等的含量，使口味柔和些，更适于淡色啤酒的发酵；而温度偏高则发酵时间短，经济上更合算。c）发酵终止温度：一般控制在4～5℃。d）浓度的控制：浓度控制是通过调节发酵温度和发酵时间来实现的，如果发酵旺盛，糖消耗快，则需适当降低发酵最高温度和缩短最高温度的保持时间；反之则需延长最高温度保持时间或采取缓慢降温的方法，以促进糖的消耗。e）时间的控制：发酵时间主要取决于发酵温度，发酵温度高，则发酵时间短，反之亦然。下面发酵的主发酵时间约为7～12天，低温缓慢发酵的酒，口味与泡持性均好，但设备利用率低。6、后发酵作用①利用残糖的继续作用而使啤酒饱充CO2，同时增强啤酒的稳定性。②利用后发酵初期的CO2排放过程，将乙醛、双乙酰等生酒味成分同时排出，促进成熟。③利用低温，低PH条件，使悬浮酵母、蛋白质等充分沉淀，以澄清酒液。④使酒液处于还原状态，降低氧含量。7、工艺要求：①封桶升压：下酒满桶后，敝口发酵2～3天，之后即行封桶。②温度控制：先高后低，开始3℃而后逐步降温﹣1～1℃（外销酒：60～90天；内销酒：35～40天）。③加酶制剂：菠萝酶、木瓜酶；添加稳定剂：加Vc；加PVPP第五节过滤与包装一、过滤1、作用：经后发酵的成熟酒，其残余酵母和蛋白质等沉积于底部，小量悬浮于酒中，须经过过滤或分离才能包装，从而提高啤酒的澄清度、非生物稳定性和生物稳定性。2、过滤法：滤棉法、硅藻土法，粗滤或分离，离心分离法，板式过滤法，微孔薄膜过滤法，精滤，硅藻土过滤法：二、包装1、包装系统：洗瓶机，装瓶机，杀菌机2、杀菌目的：不杀菌的啤酒称为生啤或鲜啤，由于残余酵母或其他微生物的存在，其保存期为7天。时间延长将出现混浊（生物混浊），使酒失去透明，杀菌后可保证其生物稳定性。三、成品啤酒1、啤酒的化学组成及重要的风味成分。（1）乙醇和CO2（2）浸出物（3）含氮物质（4）无机盐（5）风味成分：醇类成分醛味物酯类丁二酮（6）酒花苦味值2、啤酒的营养成分：（1）能提供能量，啤酒中的乙醇、糖类和氨基酸等都是高热量物质。5%的碳水化合物、0.5%的蛋白质、0.4%的CO2。（2）啤酒含乙醇3～4%、含B1为2.5～5μg/100ml、B2为34～56μg/100ml、烟酸（Vc）580～900μg/100ml、17种氨基酸和无机盐、钙、铁、磷等物质。（3）饮1升啤酒可产生热量760千卡，相当于5～6个鸡蛋或半升牛奶所产生的热量，适当饮用有起健脾胃，促进血液循环等功效。四、啤酒的稳定性外部因素：1.销售市场的日益扩大化，甚至全球化2.消费者质量意识的提高3.商标法制的完善4.啤酒销售环境内部因素：1.快速发酵生产工艺不利于啤酒的稳定性2.发酵容器越来越大，使得生产过程难以控制3.啤酒产品的多样化4.对于纯生啤酒，啤酒的稳定性显得尤其重要。→2、啤酒稳定性的定义啤酒稳定性是指在生产厂家所指定的最低保质期内啤酒不发生外观（色泽