小麦和小麦芽在啤酒生产中应用.ppt

1、小麦和小麦芽在啤酒生产中的应用,王海明 无锡2009-4-27,报告内容,小麦概况 03 小麦与大麦的不同 16 小麦芽生产 29 小麦芽酿造特性 35 使用小麦芽带来的问题及解决方案 41 未发芽小麦用于啤酒生产 54 质量变化 70 经济效益分析 76,一、小麦概况 1、小麦的分类 2、小麦的成分 3、啤酒酿造小麦选择,1、小麦的分类,根据生长季节可以分为：春小麦和冬小麦。冬小麦主要集中于南方（包括河南、河北、山东）。冬小麦皮层厚，蛋白质含量低，淀粉含量高。 根据颜色可以分为：红皮小麦和白皮小麦。红皮小麦为红褐色至深红色，白皮小麦为白色至黄色。 根据质地可以分为：硬质小麦和软质小麦。凡粉状

2、率达50%以上的为软质小麦，凡角质率达50%以上的为硬质小麦。软麦皮色浅，粒形饱满，含淀粉多，含蛋白质少，适宜于做糕饼和酿酒，而硬质小麦宜做面包。,2、小麦的成分小麦籽粒各部分的化学成分（以干基计）/%,小麦蛋白质的基本组成,小麦品种和蛋白质含量的关系,生长地域对小麦蛋白质含量的影响,相同的品种，生长地域纬度越高，小麦蛋白质含量也越高，因此，宜选择南方地区小麦。,小麦淀粉,淀粉占小麦籽粒重的57-67%，占面粉重的67%，占胚乳质量的70% 小麦淀粉中，直链淀粉约占1/4，支链淀粉占3/4。用热水处理，可溶部分为直链淀粉，不溶部分为支链淀粉 小麦淀粉的糊化温度59-64,小麦的纤维素,纤维素是

3、一种多糖类化合物。 纤维素和半纤维素是小麦籽粒细胞壁的主要成份，约为籽粒干物质总量的2.3-3.7% 纤维素在胚乳、胚芽和麦麸中分别占0.3%、16.8%和35.2% 半纤维素在胚乳、胚芽和麦麸中分别占2.4%、15.3%和43.1%,小麦的游离糖,单糖类：葡萄糖、果糖、半乳糖 二糖类：蔗糖、蜜二糖、麦芽糖和棉籽糖 多糖类：葡果聚糖、葡二果聚糖等,(8)小麦中的酶,淀粉酶 淀粉酶量较低，发芽时活性提高 淀粉酶以游离或结合形式存在，发芽时结合的或非活性淀粉酶变为活性的。 蛋白酶 发芽时蛋白酶活性增加。 外肽酶水解产生氨基酸；内肽酶产生多肽。,细胞溶解酶 发芽时产生，当作用于细胞壁和淀粉颗粒内的葡

4、聚糖、戊聚糖和多糖-蛋白复合物时，它们包括内- -葡聚糖酶和外- -葡聚糖酶以及戊聚糖酶，它们的作用使得淀粉酶和蛋白酶能进入胚乳细胞，分别水解淀粉和蛋白质。 酯酶 脂肪酸变化归因于酯酶的活性作用,植酸酶 减少植酸量 氧化酶 脂肪氧化酶、酚氧化酶、过氧化物酶,3、啤酒酿造用小麦的选择,蛋白质含量低： 软质 白皮 冬小麦,二、小麦与大麦的不同 1、蛋白质组成 2、胚乳细胞壁 3、-葡聚糖和戊聚糖,生长中的大麦和小麦,收获后的大麦和小麦,小麦没有皮壳，只有种皮 缺少介质，影响过滤 多酚含量低，有害成分少 小麦戊聚糖含量高 粘度高，影响过滤 小麦蛋白质含量高，谷蛋白含量高 泡沫好 影响制麦 影响过滤

5、影响稳定性,小麦与大麦蛋白组成不同,75 % -葡聚糖 20 % 阿拉伯木聚糖 5 % 蛋白质, 其他 胚乳: 淀粉，蛋白质,大麦胚乳细胞壁的组成,小麦胚乳细胞壁的组成,b-葡聚糖,葡萄糖通过-1,3-1,4-键连接 主要连接为-1,4-键,纤维二糖酶,戊聚糖,整麦中戊聚糖含量为8-9% 戊聚糖是戊糖、D-木糖和L-阿拉伯糖组成的多糖 存在于胚乳和糊粉层细胞壁 分子式为（C5H8O4）n 制麦过程中，不溶性的阿拉伯木聚糖被部分降解，麦芽中可溶性阿拉伯木聚糖含量是大麦中的两倍 阿拉伯木聚糖可以被降解为阿拉伯聚糖和木聚糖，可以进一步降解为阿拉伯糖和木糖,阿拉伯木聚糖,阿拉伯木聚糖（Arabinox

6、ylan，AX）是广泛存在于玉米、小麦等原料中的非淀粉多糖（Nonstarch polysaccharides，NSP），是限制营养物质有效利用的主要抗营养因子。 AX通常根据溶解性分为： 水溶性阿拉伯木聚糖（Water一extractable Arabinoxylan，WEAX，约占总AX的2530） 不溶性阿拉伯本聚糖（Water-unextractable Arabinoxylan，WUAX，约占总AX的7075）,不同谷物中阿拉伯木聚糖的含量（干物质）,戊聚糖的化学结构,组成：L阿拉伯糖和D木糖 主链：以1,4键连接的D吡喃木糖 分支：L呋喃阿拉伯糖连接在木糖残基的O-2或O-3上，分

7、支存在于： 单独的木糖残基主要 两个连续的木糖残基主要 3种相邻的木糖残基少 4种或更多相邻的木糖残基无,三、小麦芽的生产1、制麦流程2、指标差异,小麦制麦流程,浸麦,小麦与大麦的主要区别在于小麦没有麦皮，薄的谷皮层允许水分非常快速地进出谷粒，因而小麦吸水快，浸麦时间必须缩短，否则小麦会变成糊状，过度浸麦会使小麦生长滞后而影响发芽，小麦浸麦时间较大麦芽缩短三分之一。 浸麦度达到3738%后，就结束浸麦，然后在发芽时将水分升至4446%。,发芽,为了防止缠根，在发芽过程中要经常翻麦，但是小麦没有皮壳，叶芽暴露在麦粒外容易断裂，当叶芽破坏以后，溶解就会停止，因此在小麦制麦过程中要特别小心。 小麦蛋

8、白质丰富，发热量高，麦层通风不好，麦层不宜过厚。 小麦发芽温度比大麦要低一些，但在发芽最后一天，为促进细胞壁溶解，发芽温度可升至1720。,干燥,凋萎期通风量不宜过大，保证小麦芽能更好地溶解。 干燥期间要加大通风量，翻麦要勤。 水份达到10%左右时，进行焙焦，一般浅色小麦麦芽的焙焦温度为80，水份达到5%左右时，焙焦结束。,指标差异,四、小麦芽的酿造特性,特性1蛋白质含量高,优点： 小麦糖蛋白含量较高，有助于啤酒的泡沫持久 缺点： 难溶解，糖化过程要加强蛋白质的分解 小麦蛋白质中的谷蛋白可引起大量的混浊，造成麦汁混浊 啤酒的稳定性较差,特性2小麦芽无皮壳,优点： 小麦的无水浸出率高，比麦芽高5

9、% 小麦虽无皮壳，但有种皮，不容易氧化，作为辅料比大米更易于保存 缺点： 由于缺少皮壳作为过滤介质，糖化醪的过滤性能较差。,特性3多酚含量低,优点： 小麦芽花色苷只有麦芽的3050%，多酚的处理费用低 延长或过热的洗糟对浸出皮壳风味物质的危险性较小,特性4糖化力高,优点： 可协助糖化，减少酶制剂用量 可以提高辅料比例,特性5戊聚糖含量高,缺点： 糖化醪粘度高，影响过滤 需添加戊聚糖酶,五、使用小麦芽的问题&解决方案1、糖化和过滤困难 2、酵母不易沉降 3、啤酒过滤困难 4、冷稳定性差 5、pH值偏低,1、糖化和过滤问题,由于小麦芽蛋白质、戊聚糖含量较高，添加小麦芽，通常醪液粘稠、过滤缓慢。 由

10、于小麦麦芽比大麦麦芽硬而且粉状物少，如果小麦麦芽粉碎得比大麦麦芽更细时，实际浸出率增加，但较细的粒子会增加过滤问题。 在50-52下短时间的蛋白质休止能有助于过滤，通过降解一些高分子量的蛋白质而不会降低泡沫性能，添加中性蛋白酶也有助于蛋白质分解。高温糖化对降低麦汁的粘度有利，糖化过程中添加适量的戊聚糖酶或木聚糖酶，有助于戊聚糖的降解，从而降低糖化醪液的粘度，有利于麦汁过滤。 因为小麦没有皮壳，多酚含量低，洗糟水温可以提高至80，来降低麦汁的粘度，但是洗糟用水要进行酸化。,由于小麦芽缺少皮壳，所以随着小麦芽用量的加大，过滤介质减少，过滤可能存在问题，使用压滤机可以解决这一问题。 实际上，随着小麦

11、芽用量的增加，相同料量的情况下，糟层变得更薄，同时也变得更加“实在”，通透性下降。我们在试验过程中发现，经过此过滤层的麦汁也有比较好的清亮度，问题在于过滤阻力大，一次过滤数量少。针对此问题，我们加大了过滤槽的直径，使糟层变得更薄一点，同时采用微负压过滤，将过滤时间控制到与使用大麦芽相似。目前，在普通酒完全不使用大麦芽的情况下，使用过滤槽过滤，总时间可以控制在120分钟以内。 对过滤槽进行改造，头道麦汁采用直接抽取上清液，效果非常好。平稳抽取上清液，麦汁更清亮，时间更短。,料量相同，过滤层厚度不同 大麦芽小麦芽 易过滤难过滤,使用过滤槽时可采取的措施,增加过滤槽直径 减少总料量 从上层吸滤,南阳

12、公司过滤现场,信阳公司过滤现场,郑州公司过滤现场,2、酵母使用问题,与大麦芽生产的麦汁相比，使用部分或全部小麦麦芽为原料生产的麦汁较混，发酵后，酵母表面吸附了较多的冷凝固物，活性较差，且容易产生沉降困难，导致啤酒过滤困难。在麦汁煮沸过程中添加卡拉胶，可以有效解决此问题。不使用大麦芽的情况下，卡拉胶的使用量应达到50ppm左右。 因麦汁混而导致的酵母不易沉降，可以通过从罐底吹二氧化碳的办法来解决。 全部使用小麦芽时，麦汁的-氨基氮一般会偏低，尤其是使用市场采购的小麦芽时。通过调整工艺，将麦汁的-氨基氮含量提高到140mg/L以上，是保证酵母正常发酵的必要条件。 扩培酵母无需特制麦汁，让酵母从0代

13、开始就适应新的环境。 酵母使用代数一般不要超过5代。,3、啤酒过滤问题,添加小麦芽的啤酒经发酵贮酒后，发酵液比较混，过量的混浊物将使过滤非常困难，发酵液如不经处理，硅藻土的耗量明显增加，而且啤酒的浊度也偏高。 在发酵滤酒前添加硅胶可以有效地提高啤酒的澄清度，并使啤酒过滤容易。,4、啤酒抗冷能力问题,小麦麦芽与大麦麦芽相比，含有较高的蛋白质，小麦芽用量达到10%就会影响啤酒的保质期。 糖化过程中，添加一些辅料，可以降低麦汁的总氮含量及高分子氮含量，因为辅料对麦汁含氮物质的贡献较小。添加大米或玉米淀粉，可以稀释麦汁中含氮物质的水平，有利于降低麦汁的可凝固氮的含量，而不会影响啤酒的泡沫。 糖化过程中

14、应加强蛋白质的分解，采用两段蛋白休止，使用中性蛋白酶，促进蛋白质分解，既提供足够的低分子氮，满足酵母的生长需求，又降低麦汁中高分子氮的含量，特别是可凝固氮的含量。,麦汁煮沸过程中添加卡拉胶可以提高麦汁的清亮度，降低麦汁的可凝固性氮含量。麦汁煮沸过程中添加酿造单宁，可以有效地降低高分子氮含量，从而提高啤酒的抗冷能力。 啤酒冷贮的温度和时间对啤酒的冷稳定性影响较大。啤酒的冷贮温度为11.5，冷贮时间在3天以上，并要求在贮酒过程中温度不得回升。 在贮酒过程中或滤酒过程中，添加一些抗冷剂，将有利于啤酒的保质期。一般添加单宁或硅胶，添加这两种稳定剂，必须注意的是要添加均匀和保持一定的接触时间，在清酒中添

15、加木瓜蛋白酶也是一种有效的方法，此法已很少使用。,5、pH值低,当辅料比例较高时，麦汁中缺少缓冲物质，发酵过程中产生的有机酸容易导致，成品酒的pH值偏低 糖化使用磷酸或乳酸调节pH 糖化石膏使用量不宜过大 减少麦汁的充氧量、降低发酵温度，减少发酵中有机酸的产生量 做好微生物管理，减少或杜绝污染产酸 稀释水pH尽可能接近中性 后修饰添加醇厚剂，也可加糖或糖浆，防止啤酒过淡,六、未发芽小麦用于啤酒生产,1、小麦的特点及对啤酒酿造的影响,小麦的蛋白质含量高。优点是：小麦糖蛋白含量较高，有助于啤酒的泡沫持久。缺点是：麦汁不清亮；啤酒容易混浊。 小麦无皮壳。优点是：小麦的无水浸出率高，比麦芽高5%；由于

16、没有皮壳，花色苷含量低（当然比大米高），只有麦芽的3050%，对延长保存期有利；小麦虽无皮壳，但有种皮，不容易氧化，作为辅料比大米更易于保存。缺点是：由于缺少皮壳作为过滤介质，糖化醪的过滤性能较差。,小麦富含-和-淀粉酶。优点是：可协助糖化，减少酶制剂用量。 小麦淀粉糊化温度较低，为5964。 小麦的戊聚糖、-葡聚糖含量比大米高。缺点是：糖化醪粘度高，影响过滤。 与大米相比，小麦的各类蛋白质比例恰当，可同化氮多。优点是：麦汁中的总氮和-氨基氮均较高，发酵较快，啤酒口味不会过于淡薄。,2、小麦用量的确定,由于小麦含有较多的蛋白质，同时缺少皮壳作为过滤介质，添加比例太高，一方面，会造成糖化醪过滤困

17、难；另一方面，可能造成啤酒的非生物稳定性问题。 小麦的使用比例应根据实际情况确定，一般使用量为2030%。对于淡季生产的啤酒，销售周期长，要减少小麦的用量，对于旺季生产的啤酒，销售周期短，可适当增加小麦的用量。 使用压滤机时，可以适当增加小麦的用量。,3、小麦的粉碎,小麦可用锤式粉碎机进行粉碎，通过1.6mm的筛即可。 粉碎太粗，会影响糖化收得率。 粉碎太细，会使糖化醪过滤的困难。 当使用压滤机时，小麦应尽可能粉碎得细一点。,4、糖化,当小麦用于糊化时，应对工艺进行适当调整： 小麦粉容易结块，必须在50以下下料。 小麦的戊聚糖含量偏高，可添加戊聚糖酶，以降低糖化醪的粘度。 小麦本身含有丰富的-

18、和-淀粉酶，所以外源的-淀粉酶的用量会减少。 小麦麸皮中含有丰富的-和-淀粉酶，可将麸皮加入糖化锅中协助糖化。,5、麦汁过滤,麦汁过滤时间可能会有所延长，同时，麦汁可能不够清亮，因此过滤时回流要适可而止。 由于小麦的花色苷含量比麦芽低，因而延长或过热的洗糟对浸出皮壳风味物质的危害性较小，实际生产过程中，为了提高过滤速度，可以适当提高糖化醪过滤及洗糟的温度。 当使用压滤机时，过滤基本不受影响。,6、煮沸,提高煮沸强度，促使蛋白质凝固 使用低压煮沸时，可适当提高煮沸温度 并可添加麦汁澄清剂促使麦汁澄清，有利于啤酒发酵和啤酒的非生物稳定,7、发酵与啤酒过滤,发酵采用常规工艺 由于麦汁中含有较多的可溶

19、性氮，发酵较快； 啤酒中含有较多的可溶性高分子蛋白，容易造成啤酒的非生物稳定性问题。因此，要保证贮酒的时间和温度，要求在0-1贮酒达7天以上 有必要添加一些啤酒的稳定剂进行处理，如单宁、硅胶等，以保证啤酒在保质期内不出现混浊现象,8、小麦替代大米试验方案,糊化锅：大米45%、小麦20% 糖化锅：小麦芽35% 糊化工艺调整： 添加蛋白酶，加强蛋白质分解 添加戊聚糖酶，加强戊聚糖分解 增加60停留3040分钟，有利于小麦淀粉糊化 糖化工艺调整： 添加小麦复合酶，加强小麦芽分解 添加糖化酶，因辅料比大，弥补糖化力不足,9、小麦为什么没有用于糖化锅？,经多次实验室小试发现，小麦用于糖化，麦汁色泽非常暗

20、，类似于隔夜茶水，呈黑褐色。 大生产过程中，试验一批糊化锅、糖化锅各加10%的小麦，结果麦汁色泽也是发暗，不像正常的麦汁色泽。 原因分析：糖化过程中，缺少高温处理，小麦的色素物质在自身氧化酶的作用下，氧化变色；而在糊化过程中，酶很快因高温失活。,10、使用小麦对出汁率的影响,11、添加20%小麦试验（过滤槽）,麦汁组成对比,糖化结果： 糖化时间变化不大 因减少了原料总量，使用过滤槽过滤时过滤时间没有延长，过滤也比较清亮；使用压滤机时，时间更短，过滤也更清亮 刚试验时，碘值略高，添加糖化酶后，相差不大 因原料变化，操作不熟练，残糖偏高，出汁率下降0.06 麦汁的色度相当 酸度和浊度有上升均势 加

21、小麦时，提高了煮沸温度，结果可凝因N相当 氨基氮略有增加 总氮明显提高，A区分变大，C区分变小,发酵结果（12度）： 酵母峰值相差不大，4.0107-4.4107 双乙酰还原时间变化不大，7-8天 发酵液酸度偏高0.1左右，1.4 发酵液的pH值偏低0.1左右，3.9-4.1 发酵度变化不大，68-70% 成品理化（稀释至9度）： 浓度 浊度 色度 酸度 二氧化碳 双乙酰 泡持 8.86 0.3 4.0 0.99 0.51 0.06 432 成品品评： 泡沫较细腻 酯香明显,七、质量变化,外观： 泡沫更加洁白细腻，泡持性好 色泽更淡 理化： 保质期相对较短，可以通过处理得到提高 口味： 有酯香味 口味更淡,质量变化质量下降,外