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精酿啤酒酿造工艺--麦汁煮沸
作者:admin 发布日期:2019-06-11 09:25:51

麦汁煮沸过程中的变化

•1.酒花苦味物质的溶解和转化;

•2.可凝固性蛋白质-多酚复合物的形成和分离;

•3.蒸发多余水分,使麦汁达到规定的浓度;

•4.对麦汁进行灭菌;

•5.彻底破坏酶活性,固定麦汁成分;

•6.麦汁色度上升;

•7.麦汁酸度增加;

•8.还原性物质的形成;

•9.麦汁中二甲基硫(DMS)含量的变化。

酒花有用组分的溶解和转化  

•由于α-酸不溶于冷麦汁中,因此,必须在麦汁煮沸时添加酒花,使α-酸发生异构化后转化为异α-酸。异α-酸易溶解于麦汁中,从而提高酒花的利用率。

•麦汁煮沸中,只有1/3的α-酸转化为异α-酸。

•麦汁煮沸结束后,还有部分苦味物质被析出。所以,添加酒花时应考虑这部分损失。

麦汁的pH值对酒花异构的影响

•α -酸溶解度主要取决于麦汁的pH值,并且只有溶解的α-酸才可能发生异构反应,所以麦汁中异α-酸的含量受pH值的制约见下表。

•麦汁pH降低,α-酸溶解度下降,苦味物质异构率降低。生产优质特种啤酒时,一般不强调苦味物质的利用率。 

麦汁的pH值对酒花异构的影响

酒花多酚的作用

•多酚物质中的缩合单宁与煮沸麦汁中的蛋白质结合形成絮状热凝固物沉淀;

•非单宁化合物则较多地残留于麦汁中,与冷凝固物一起是造成啤酒非生物浑浊的主要物质;

•多酚类物质中的单酚在麦汁中HC03—的作用下聚合,氧化成红褐色物质,使麦汁色泽加深。

酒花油

•酒花中含有0。5-2。0%的酒花油。其中75%为萜烯碳氢化合物,25%为含氧化合物。•萜烯碳氢化合物占含油量的50-80%,主要成分有单体萜烯(如香叶烯、α-和β-蒎烯)和倍半萜烯(如葎草烯、β-石竹烯、β-法尼烯)。

•在麦汁煮沸时,绝大多数酒花精油随水蒸汽蒸发而被挥发掉,煮沸时间愈长、挥发愈多,所以香型酒花不要太早加入;残留在麦汁中的酒花油主要是葎草烯、石竹烯和香叶醇,它们将使啤酒带有典雅的香气。

酒花添加与多酚复合物

•酒花和麦芽中的多酚物质在麦汁中完全溶解,并与麦汁中的蛋白质结合。在此聚合反应中,相对于酒花中的多酚物质而言,麦芽中的多酚物质在反应中的作用要大一些。

•因此,第一次酒花应在初沸后10分钟加入,以使麦芽中的多酚与麦汁中的蛋白质完全反应。这样可提高酒花的利用率。

热凝固复合物

•由蛋白质和多酚物质形成的复合物以及由蛋白质和多酚氧化物组成的复合物,在加热时不溶解,并且在麦汁煮沸时以凝固物的形式析出。应尽大可能的分离这些由凝固物形成的絮状物。

下列因素可促进凝固物的形成

•1 长时间煮沸:煮沸2小时能形成大量凝固物。煮沸压力越高,则煮沸温度越高,蛋白质析出所需的时间出就越短。

•2 麦汁煮沸的强烈运动:剧烈煮沸可以加剧蛋白质和多酚之间的反应。

•3 降低pH值:凝固物形成的最佳pH值为5.2。因此应尽可能降低满锅麦汁的pH值。

冷凝固复合物

•麦汁中的蛋白分解物与多酚物质形成的复合物,在麦汁煮沸时以溶解形式存在;在麦汁冷却时以冷凝固物的形式析出分离。

•注意:尽管经过长时间煮沸,但在麦汁中仍然含有少量的高分子可凝固性氮(<20mg/L麦汁)。它可在啤酒中析出并导致啤酒的冷混浊。

蒸发多余水分,使麦汁达到规定的浓度

•麦汁煮沸时,水分蒸发,麦汁的浓度随之提高。

•传统的麦汁煮沸是在常压100℃条件下进行的。麦汁煮沸质量是以麦汁在煮沸锅中的翻腾程度以及蒸发强度作为评价标准的。

•如果每小时的蒸发量达到热麦汁量的8~10%,则可促进蛋白质变性和凝聚。因此,凝固物的形成程度取决于煮沸强度。

•通过水分的蒸发可减少麦芽、麦汁及酒花中不良呈味物质的含量。

灭菌、灭酶处理

•对麦汁进行灭菌处理:由于麦汁中含有各种有害菌,如果不对麦汁进行灭菌,将会导致麦汁酸败。因此通过麦汁煮沸,可以杀灭其中的各种微生物。

•酶的彻底破坏:通过麦汁煮沸可将麦汁中仍然有活性的酶系彻底破坏,从而固定麦汁的成分。

麦汁色度的上升

•煮沸过程中形成的类黑精、多酚物质因其氧化作用,可导致麦汁色度升高。定型麦汁的色度高于成品啤酒的色度。因为发酵时酵母会吸附大量的色素,使啤酒的色泽重又变浅。

 

麦汁酸度的增加

•煮沸过程麦汁pH值约下降0.2~0.4,pH值的降低有利于球蛋白的析出和沉淀,并可减少酒花色素的溶解。

•煮沸时形成的酸性类黑精和酒花带入的酸性物质会使麦汁酸度上升。满锅麦汁的pH值为5.8~5.9;而定型麦汁的pH值为5.5~5.6。

•当麦汁pH值较低时,酒花苦味更细腻、更纯正;而且可以提高啤酒卫生的安全性。pH值为5.2时,对蛋白质-多酚复合物的析出有利。

•但较低的pH值会导致酒花利用率的下降,煮沸时酒花的添加量就要加大。

美拉德产物的形成

•麦汁中的大量呈香物质是由麦芽带入的,这些香味物质决定了麦汁的气味和口味。

•它们(特别是深色麦芽)主要包括麦芽凋萎和高温焙焦过程中,由糖和氨基酸反应所生成的美拉德产物及其中间产物,麦汁煮沸时这些中间产物使麦汁色度和香味物质成分发生变化。

美拉德产物

•美拉德产物是糖(已糖和戊糖)与氨基酸、二肽或三肽反应生成的呈色物质。

•这一反应最早是由美拉德氏确认的。除了这些高分子物质外,伴随美拉德反应还会产生一系列挥发性物质,它们主要是杂环化合物,对啤酒的香味有重要的影响。

美拉德反应

•美拉德反应:含硫氨基酸,如胱氨酸或半胱氨酸与葡萄糖反应生成大量的硫化氢,而蛋氨酸和甲基胱氨酸主要分解成甲基硫醇,后者又与美拉德反应的中间产物相互转化而成为很难挥发的巯基化合物。

还原物质的形成

•通过美拉德反应,麦汁中还原物质如类黑素物质、稀醇和二稀醇等物质的量增加。•麦汁中的还原物质一般可分两大类,一类为还原性多酚,这类化合物属于慢速作用还原物;另一类为美拉德反应产物,属于快速作用还原物。•这些还原性化合物对氧有强烈的抵消作用,提高了麦汁的抗氧化能力。

麦汁煮沸期间硫化物的变化

•硫化物的变化:含硫氨基酸可进行降解反应,如由蛋氨酸可生成二硫醛,后者不稳定,进一步分解形成丙稀醛、二甲基硫、二乙基硫和甲基硫醇,这些化合物的气味和口味阈值相当低。

二甲基硫(DMS)含量的变化和影响

•麦汁和啤酒都不同程度地含有二甲基硫。二甲基硫(DMS)是一种易挥发的含硫化合物,它可给啤酒带来不愉快的口味和气味。

•要尽可能去除啤酒中的二甲基硫。DMS的口味阈值大约为50~60μg/L。二甲基硫是通过麦芽中非活性二甲基硫前体物S—甲基蛋氨酸产生的,其量与大麦品种、制麦方法及焙焦温度有关。

 

麦汁煮沸设备

•直火加热式煮沸锅;

•内加热式煮沸锅;

•外加热式的煮沸锅;

•低压煮沸锅;

•微波加热式煮沸锅;

•连续或流动式麦汁煮沸器。

内加热式煮沸锅的技术优点

•设备投资少,无需维护,没有磨损;

•耗电量低;

•热辐射损失小;

•煮沸温度和蒸发速率可以调整;

•可以使用低压饱和蒸汽(100kPa)加热;

•麦汁在内加热器管束中的流速较低;

•设备简单,不需要外加热器和搅拌器。

 

外加热式煮沸锅的优点

•因为麦汁在外加热器内过压煮沸,煮沸温度较高,所以煮沸时间可缩短20~30%,因此而节约能源;同时可以提高苦味物质的利用率,可凝固性氮析出更彻底。                                     

•麦汁循环次数可以根据工艺要求自行、方便地调节。

•所需饱和蒸汽压力较低,仅为30kPa。

•煮沸强度和煮沸温度可以方便地进行调节。

•借助卸压效应,可使更多的对口味不利的挥发性物质(如某些酒花油成分、挥发性硫化物和二甲基硫等)被蒸发除掉。

•良好的煮沸效果可使麦汁pH值降低,因此色度也较浅。

麦汁煮沸过程中往往会出现以下问题

•煮沸开始由于局部过热而出现脉震现象;

•对流不良,造成锅内麦汁温度不均匀,最大温度差可达25℃;

•啤酒石形成较快-加热管区域,造成清洗周期较短,影响产量。

 

强制对流技术的特点

•(1)脉震现象全部消失;而热交换管道中的麦汁流动速度可保持不变; 

•(2)几乎消除了煮沸锅中的温度层差现象,麦汁温度直线上升 ;

•(3)热传导效率可提高15%,可节省10分钟的加热时间。

•(4)最大程度地降低了加热管内部的“淤塞”现象,啤酒石形成较少,延长了内加热器的清洗周期,麦汁连续生产锅次由8锅增至16锅。有效地提高了设备的利用率,降低了消耗。

•(5)可以提高麦汁的加热温度,而不会造成局部过热,影响产品质量。

•(6)对驱出不利的风味物质有利,从而改善啤酒的风味。

•(7)电力消耗要高于传统内煮沸,但低于外煮沸。

麦汁煮沸过程

•1.预热:是在过滤麦汁没过加热器表面后进行,这个时候的蒸汽量开得较小,或用热水通过薄板换热预热。

•2.初沸:即麦汁开始沸腾,初沸的时间不应超过30分钟,此阶段的蒸汽量还没开足,蒸汽量不是很大,洗糟过程仍在进行,此阶段的作用是为蒸发作准备,一旦洗糟完毕,立即可以进行蒸发。

•3.蒸发:即煮沸阶段,此阶段蒸汽量开到最大,使麦汁保持激烈的沸腾状态,平均(5~8)分钟蒸发100L水。此阶段要维持90分钟左右。不少于75分钟,不超过120分钟。

煮沸强度的影响

•煮沸强度高,可以提高原料利用率.缩短麦汁煮沸时间,有利于蛋白质凝固,可多挥发一些风味不好的成分,提高酒花利用率。但煮沸强度过高,翻腾过于剧烈,会强化氧化作用,使麦汁色泽变深,还原性降低,导致酒花油挥发损失加大,酒花香味不足;还会破坏已形成的絮状热凝固物。

酒花添加量的计算

•啤酒苦味质的高低取决于啤酒类型和品种。

•苦味质的大小用苦味值单位BU表示。

•苦味值(BU)=苦味物质mg/L啤酒。

煮沸锅中酒花添加量的计算方法实例

•设:锥形发酵罐工艺的酒花的利用率= 25%;

•生产啤酒的苦味质= 20EBC单位;

•酒花分两次添加:

•第一次添加苦型花,添加的苦味质占总量的70%。

•酒花型号:以哈拉岛珍珠45型为例, α-酸含量 = 15%。

•第二次添加香型花, 添加的甘味质占总量的30%。

•酒花型号:以哈拉岛海斯布鲁克45型为例, α-酸含量 = 6%。

•1EBC = 1mg/l 异α—酸。

麦汁煮沸的工艺控制

•麦汁煮沸时间:应根据啤酒的品种和工艺、质量要求确定麦汁煮沸时间。

•煮沸强度:麦汁的煮沸强度应达8%~10%,它是影响蛋白质凝固的重要因素,对麦汁的清亮度和可凝固性氮含量有明显的影响。

•pH值:pH值对蛋白质凝聚,麦汁色泽和风味密切有关。pH值在5.2~5.6范围内,蛋白质一般可达到良好的凝聚效果。

•添加酒花:按工艺规定的酒花量和时间添加酒花。

•麦汁浓度:煮沸前、煮沸中、煮沸结束前10分钟、煮沸后测定麦汁的量和麦汁的浓度。

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