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糖化
,别字“老爷改为“醪液””
淀粉分解分为三个不可逆的过程,但是他们以几乎没有太明显的界限连续进行:糊化→液化→糖化。
:在热水中溶解,大量水分子进入淀粉分子中,使其体积增大,密结的的淀粉颗粒膨胀、破裂,形成黏性(黏稠)溶液,其黏度取决于水分子进入淀粉颗粒的多少,而且不同谷物的黏度也不同,比如大米的膨胀要比麦芽淀粉大得多,但在膨胀过程中并没有发生物质分解,因此人们称这一过程为“糊化”,这是日常烹饪工作的重要组成部分(比如制作布丁,使汤或汁变稠)。
::芽淀粉和大麦淀粉一般可在52~59℃糊化,一般采用的料水比为1:5+。
:α-淀粉酶将许多葡萄糖残基组成的淀粉长链(支链淀粉和直链淀粉)迅速分解为许多短链,使已糊化醪液的黏度迅速下降,而β-淀粉酶只能很缓慢地从非还原末端分解长链,因此,如果仅通过β-淀粉酶分解淀粉,则需要几天时间。
:α-淀粉酶将支链淀粉和直链淀粉的长链分解为由7~12个葡萄糖残基组成的糊精,β-淀粉酶再从这些短链的末端每次切下2个葡萄糖单元,形成麦芽糖,这个过程比α-淀粉酶作用的过程要长。
:麦芽中虽然存在既可分解1,4-糖苷键,又可分解1,6-糖苷键的界限糊精酶,但由于它的最佳作用温度为50~60℃,所以此酶在糖化中没有作用,不过70℃时界限糊精酶还有微弱的活力。
:糖化时主要行程下列淀粉分解的产物:糖化时主要形成下列淀粉分解的产物:
:*葡萄糖:最先被酵母分解(启发酵性糖)。
:*麦芽糖及其他双糖:能又快又好地被酵母发酵(主发酵性糖)。
:*糊精:不可发酵。
:*糖化过程中的温度
:*糖化时间
酶的作用强度取决于pH值,我们知道β-淀粉酶的最佳pH值为5.4~5.5.醪液的pH值在5.5~5.6时,可以视为两种淀粉酶的最佳pH值范围,与较高的醪液pH值相比,这一pH值可增加浸出物的浓度,形成较多的可发酵性糖,提高最终发酵度。
根据糖化用水和麦芽的化学组成,醪液的pH值一般会在5.6~5.9,即偏高。因此,酿造者必须在糖化时将pH值降低至5.21~25.1。2。
通过对pH值有影响的钙盐、镁盐特别是磷酸盐和其它麦芽成分的共同作用,醪液的pH值稳定在5.6~5.8,但是pH值较低时,一系列的过程和变化会进行的更快和更好。因此人们希望将pH值降低至5.1~5.2,方法有如下:
:*给打出麦汁添加0.32当量的酸/100kg麦芽满锅麦汁
:由此得出下列每100kg麦芽的酸添加量:
:{| class="wikitable"
|-
| 酸 || 添加至醪液中(g) || 添加至醪液中(ml) || 添加至麦汁中(g) || 添加至麦汁中(ml)
:::3×30ml/kg×1000kg=90000ml=90L
:使用浓度为0.8%的乳酸溶液时,每1kg麦芽的乳酸需求量(ml)如下:
:{| class="wikitable"
|-
| pH值降低 || 醪液中添加(ml) || 麦汁中添加(ml)
|}
:#*确定乳酸浓度 为了测量乳酸的浓度必须首先配置原液:
:::将4L@46~48℃的自来水同1kg未粉碎的麦芽装入一个5L锥形瓶中,在恒温箱中放置48~72h,烧瓶装上发酵栓。
:::乳酸浓度的检测:采用滴定法,用0.1mol/L NaOH滴定25ml乳酸原液,此时:
:::即:乳酸原液的浓度约为0.51%
:#*乳酸原液的扩培 从乳酸原液中取出2L酸液放入一个10L的容器中,每隔8~12h添加4L@46℃的浓度为8%的麦汁进行扩培,快满10L时,可将其转入另一个温度可以恒定调节的扩大罐中继续扩培,关键是保持48±1℃,因为在较低温度下,其它微生物会形成不利于啤酒口味的代谢产物
:#*乳酸的添加 乳酸应尽早添加,这样可以进一步提高酶的活力,同时限制对酸敏感的脂氧化酶的作用,否则脂氧化酶会立即开始分解容易发生反应的不饱和脂肪酸。当然,为了尽早添加人们可将酸加入投料水中,但这样做需要一个单独的容器,此外《纯酿法》也不允许这样添加。投料时在湿粉碎机中添加酸很有益,同时也是许可的。
===醪液浓度对淀粉分解的影响===
氢键便会将葡聚糖束结合起来,通过分子的延伸形成凝胶,从而提高粘度并导致过滤困难。
检测麦汁黏度可以反映出β-葡聚糖含量,由此说明它对麦汁和啤酒过滤造成的难度,检测黏度的方法请参考[[QBT_1686-2008_啤酒麦芽#黏度|黏度检测方法]]。
=糖化容器=
糖化需要两个容器,因为在煮出法工艺中,要分出部分醪液在一个容器中煮沸,而剩余醪液仍留在原容器中,也就是说,两个容器中至少一个能加热,现代化糖化车间的两个容器均能加热(糖化锅和糊化锅)。
糖化锅的构造与煮沸锅类似,只是尺寸更小,因为醪液总量比满锅麦汁量要少得多,如果采用浸出法糖化工艺,则只需要一个糖化锅。搅拌器的尺寸设计非常重要,它的转速必须与锅体直径相适应,而且不能超过3m/s线速,否则会对醪液产生剪切力,剪切力可改变醪液内容物质。
糊化锅的加热具有特殊意义,过去通用的蒸汽夹套如今已不再使用,蒸汽夹套的表面积很大,煮沸结束时如果忘记打开空气阀门,就容易形成真空,把锅底吸瘪,此外蒸汽夹套的传热效果也很差。
如今,通过焊接在锅底及侧壁的半圆形管加热可使传热效率提高20%。传热效果好的铜材也被廉价的刚才取代,铜不适合原位清洗,而不锈钢的传热效果相对较差,因此有时使用传热较好的碳钢板制作锅体加热部分,里层再用很薄的不锈钢。
有着200~300Pa·s过压的蒸汽进入不同的区域内,与锅壁交换热量后被冷凝下来,由于使用牢固的半圆管,蒸汽阀门关闭后不会出现真空吸瘪现象,煮沸结束时也不用与空气接触,从而避免了乏汽。蒸汽冷凝后出现的冷凝水通过疏水器排出,疏水器大多以浮阀形式工作,以确保加热管中的压力,而冷凝水则在无压状态下被排出。
处理辅料需要一个辅料煮沸容器,辅料同大约10%的麦芽一起被加热、煮沸。辅料煮沸器同糖化和糊化锅的结构相同,但体积小些,以你为辅料醪液较少,以前人们将辅料煮沸器设计为封闭的加压煮沸容器,在超过100℃的温度和过压下煮沸辅料,但由此获得的额外浸出物与消耗的能源量不成比例,因此后来改为敞开式结构。但人们通常采用的并不是单独的辅料煮沸器,而是糊化锅。
=糖化下料=
糖化下料是指尽最大可能使麦芽粉碎物在预定温度下与糖化用水强烈混合。
==糖化用水==
麦芽粉碎物与糖化用水的混合比例非常重要,它决定头道麦汁的浓度。100kg糖化投料量加上300L糖化用水,可得到浓度为20%的头道麦汁。当然,头道麦汁的浓度要比最终啤酒应达到的原麦汁浓度高,这样就可使用大量的水洗涤麦糟,降低麦汁浓度,糖化用水配比也决定了麦汁的组成和啤酒类型:
*生产浅色啤酒 应选择较多的糖化用水,料水比为1:3~4,以加快酶促反应
*生产深色啤酒 应选择浓醪糖化,料水比为1:3~3.5,使麦芽香味物质较多地进入醪液中。
投料后麦芽粉碎物吸水的体积为:0.7~0.8L/kg麦芽粉。
==投料温度==
原则上可在任何温度下投料,但由于酶有最佳温度的特性,投料温度也就显得很重要,以保证酶能充分发挥作用。
过去的小型啤酒厂常在温度低的夜晚投料,整个糖化工作在夜间进行,浸出率比较高,因为有足够的时间使麦芽内容物溶出,但由于这种方法同样会使不利物质溶出,而且费时,如今已不再使用。近年来低温投料理论又被重提:麦芽粉碎物的淀粉细胞仍被蛋白质包围,而蛋白质又与胚乳细胞壁上的半纤维素和麦胶物质联结在一起,为使淀粉酶与淀粉接触,首先必须分解包围淀粉的蛋白质、半纤维素和麦胶物质层,麦芽溶解越好,这些物质的分解就越多。
分解淀粉前首先应分解蛋白质、半纤维素和β-葡聚糖,这些物质的最佳分解温度为45~50℃,而这些酶在35℃即开始溶出,若在35℃投料,达到最佳作用温度时底物会以溶解形式存在,尽管35℃与淀粉分解毫无关系,但低温投料却可以获得较高的最终发酵度,这就是35℃投料的原因,但如今几乎没人在这一低温下投料,因为:
:*整个糖化时间太长
:*能耗太高
:*担心麦胶物质和蛋白质的过度分解影响啤酒的泡持性能
:*担心脂氧化酶的作用
大多数啤酒厂采用50℃左右(45~55℃)投料是希望通过β-葡聚糖的分解继续尚未进行完全的溶解,从而避免麦汁和啤酒的过滤问题,良好的过滤能力和较长的连续过滤时间决定着一个啤酒厂的效率。尽管50℃投料和休止被称为蛋白质休止,但它只是提高了通常已经足够的游离α-氨基氮的含量,却降低了对泡沫有利的物质含量,在这一温度下长时间休止会使泡沫变差。
如今,啤酒厂经常选择60~64℃投料,在这一温度下,β-淀粉酶可以很好地分解已迅速糊化并液化的淀粉,并通过蛋白质分解形成对泡持性有利的高分子产物,但这样做的前提是麦芽的溶解非常好。不利因素是高温使β-葡聚糖酶失去活力,导致β-葡聚糖含量高,可能引起麦汁和啤酒过滤困难,特别是采用由品种不纯的大麦制成的麦芽时,或使用不同的麦芽以及当制麦厂为了调整某一特定的细胞溶解参数(蛋白溶解度、脆度等)掺杂短根麦芽时,短根麦芽的β-葡聚糖含量很高,一般细胞溶解参数的平均值无法反应这点。因此采用较高的投料温度时,建议使用[[嘉士伯分析方法]]检查麦芽的均匀程度,均匀度应达到70%,最好为75%。采用溶解较好的麦芽在60~64℃投料有一系列的优点,特别是在同时对麦汁进行酸化处理的时候(pH值为5.2):
:*明显节约时间;投料温度为60~64℃的浸出法工艺需要的时间不超过120min,最快只需要80~90min,当然,也可以采用一次或二次煮出的短时高温糖化工艺
:*节约能源
:*减少蛋白质的分解,形成更多的高分子蛋白质分解产物
:*改善啤酒泡沫
:*由于减少了蛋白质的分解,麦汁中的游离α-氨基氮含量减少
:*参加美拉德反应的氨基酸减少
:*口味稳定性得到改善,原因之一是高温使脂氧化酶失活
==糖化用水和麦芽粉碎物的混合==
糖化投料时,糖化用水必须和麦芽粉充分混合,决不能结块。传统方法是先在糖化锅添加糖化用水,然后将麦芽粉呈细流层状倒入锅中,在此期间必须开动搅拌器,使麦芽粉与水混合均匀,但这种方法会损失麦芽粉末,同时不利于啤酒的质量,因为会增大醪液于空气的接触面积,从而使氧含量升高。啤酒厂中会在下料管中安装麦水混合器,在该设备中,投料温度下的糖化用水以水雾形式喷出,麦芽粉从上向下穿过此水雾区,两者均匀混合。也有斜面转盘罐的方式,但是这两种方式都不在这里进行介绍,因为对于自酿爱好者来说,这些都显得不是那么必要。
此外,应该利用糖化时可以对醪液进行酸化处理的机会,通过较低的pH值组织脂氧化酶的作用。
=糖化工艺=
糖化就是讲醪液的温度提高到酶的最佳作用温度进行休止,使酶充分发挥作用
[[文件:糖化阶段各种酶的最适环境.jpg]]
根据不同的升温方式,人们将糖化工艺划分为两类:
*浸出法
:浸出法工艺就是把总醪液加热至几个休止温度阶段进行休止,最后达到并醪糖化终止温度,此工艺没有分醪煮沸过程。
*煮出法
:煮出法工艺则是分出一部分醪液进行煮沸,然后把煮沸的醪液重新泵入余下的未煮沸醪液中,使混合醪液的温度达到下一个较高的休止温度。
==糖化工作的几个要点==
选择糖化工艺时,为使生产处的醪液和麦汁在组成上达到所期望的啤酒类型的要求,必须要重视几点。如决定最终发酵度高低的可发酵糖含量和影响啤酒风味(口感的醇厚性以及甜味)和泡持性的高分子蛋白质分解产物。由于糖化工艺会影响啤酒特性,所以需要讨论几个重点以下几个重点。
===麦芽质量===
特别是用新品种大麦制成的麦芽,其蛋白溶解度通常很高,这样的麦芽在50℃长时间休止,就会导致过多的高分子蛋白质被分解,啤酒口味过于淡薄,而且泡持性差,如果麦芽的细胞溶解性很好,就不应在45~50℃休止,应选择58~62℃的糖化投料温度。
如果麦芽细胞壁溶解不足,糖化时需要继续分解,但又不希望蛋白质继续分解,可选择35℃的糖化下料温度,因为在此温度下对温度敏感的β-葡聚糖酶可以作用,使胚乳得到很好的分解,而蛋白质却不被分解。
===添加热水升温===
制作浅色啤酒时的料水比为1:4~5,如果在35℃(或50℃)进行浓醪投料(料水比=1:2.5),然后往醪液中加入82~85℃的热水,使醪液温度升到下一次的休止温度50℃(或者63℃),便可抑制一定的分解过程,特别是蛋白质分解过程,添加热水后正常的料水比也达到了。
===酶与麦芽组分的最佳接触===
良好的糖化工作是让麦芽组成部分与溶于水中的酶保持最佳接触,充分发挥酶的分解作用,这点十分重要。为了使酶促反应完全,糖化下料时应使麦芽粉和水充分混合。
搅拌器在糖化中起着重要作用:如今不再进行强烈搅拌,而是根据锅内容积通过变速(频率调节)电动机以分级方式或无级方式提高搅拌器的转速。为了分出浓醪,搅拌器要先停止运行5~10min,使未溶解的麦芽组分沉降到锅底,合醪后搅拌器应以中速再搅拌30min。强烈搅拌会将空气带入醪液中,还会产生剪切力,剪切力在此意味着:醪液、麦汁和啤酒中含有许多由高分子化合物组成的物质,或者类似结构复杂的酵母细胞之类的物质,较大的压差挤压着这些小颗粒,导致其结构改变或完全消失。若泵或搅拌器叶片的旋转速度远远高于液体旋转的速度,就会产生较大的压差,旋转醪液中的颗粒均匀运动,形态保持不变。若出现压差,颗粒受变形力作用,形态会完全改变,出现严重破裂,特别是在叶轮涡流边缘层处、管道的强弯曲处、管道的粗糙表面上和泵的窄面处。这样形成的力叫“剪切力”,这样的剪切力随处可见,由于快速运动形成的压差,也会出现在下列设备中:
:*所有形式的泵
:*离心机
:*会导致涡流出现的所有管道和容器
由剪切力导致结构和性质产生不利变化的例子之一是β-葡聚糖,剪切力会使其分子扩张,形成凝胶,β-葡聚糖凝胶也可通过强烈的剪切力直接产生,前提是有一定量的高分子β-葡聚糖存在。β-葡聚糖的含量高与啤酒的难滤性有着内在联系,所以要避免形成β-葡聚糖凝胶。但凝胶的形成也取决于酒精的形成,因此β-葡聚糖凝胶后期才会形成。有目的地调节搅拌器能够克服以上问题,反之搅拌过弱会形成温差,不利于麦芽内容物的浸出,这就是说,搅拌器必须有针对性地使用。为了尽可能减少剪切力,必须使用转数少、圆周速度低于1m/s的大型搅拌翼。
但醪液的黏度不完全相同,因此搅拌器面临的阻力是变化的。低温时(30~35℃)黏度比较高,50~52℃时黏度降低了很多,超过60℃后由于糊化开始黏度大幅度上升,使用大米时由于大米的糊化温度较高,黏度的上升也比较晚,80℃或更高的温度下达到最高值。搅拌时出现的剪切力可以通过不能水解的细小物质的变化来测定,温度超过57℃时,不能水解的细小物质以及剪切力都会明显增加,而且随着搅拌速度的加快而上升,因此必须通过柔和的搅拌避免剪切力的形成,特别是在较高的糖化温度下。
特别需要注意的还有,当温度超过57~58℃时,耐热性好的β-葡聚糖溶解酶会将越来越多的高分子β-葡聚糖溶解出来,这些β-葡聚糖不再能够被分解,通过剪切力这些分子会伸展,变为凝胶形式。因此,当温度超过57~58℃时,为了避免形成剪切力,搅拌速度必须放慢,对此要求搅拌器为调频驱动。
===糖化中的氧化过程===
任何形式的吸氧,都会导致如下结果:
*麦汁和啤酒色泽加深
*啤酒的口味粗糙
*啤酒的口味稳定性变差
:''铜制容器中氧化过程要强烈一些。''
以上原因促使我们采取一切可行办法来减少或避免醪液吸氧,下面列举了一些吸氧的途径:
:*上部进醪至容器中
:*高速搅拌
:*倒泵时吸入
糖化中大量减少氧化的方法有:
:*安装下料管路或在粉碎机中进行料水混合
:*底部泵醪
:*调节搅拌器转速
:*倒泵时避免出现涡流
啤酒酿造设备制造业也采取了所有的技术措施来避免或减少有不利影响的吸氧问题。
减少吸氧的工作方式可带来下面这些优点,所有的这些都要求我们尽力避免糖化过程中的任何氧化。
:*改善β-葡聚糖的分解,由此改善淀粉的分解
:*提高最终发酵度
:*加快麦汁过滤
:*麦汁和啤酒色泽变浅
:*啤酒的口味更纯正
:*提高口味稳定性
==浸出法工艺==
浸出法是最简单的糖化工艺,醪液始终都在糖化锅中,通过升温使整体醪液达到不同酶作用的休止阶段。浸出法工艺仅需要一个可加热的糖化锅,由于醪液没有泵出,空气摄入量很少,这一点具有积极意义。
在浸出法工艺中,搅拌效果起着重要作用,搅拌器应通过可换级的电机具备两种速度以适应各工艺阶段的要求或者可以无级调速。搅拌翼的设计很重要,休止时若停止搅拌器的转动,则淀粉的糖化时间和过滤时间就会延长,浸出率也会降低,因为产生的温差不利于内容物的浸出和酶的作用。
加工溶解好的麦芽时,人们只需要先后升温至淀粉酶的最佳作用温度,大约保温20min,碘检合格后便可结束糖化,这说明溶解很好的麦芽可在62℃投料,而不必担心麦汁中高分子β-葡聚糖的含量过高(过滤困难的危险)或者游离α-氨基氮的含量达不到200~220mg/L,投料温度高时,肽酶不再起作用,也不会再生成氨基酸,但较为耐热的蛋白酶会形成对泡沫有利的高分子物质。如今,只要麦芽的溶解很好,很多啤酒厂都能成功地利用高温投料及其糖化时间低于1.5h的优点。
阻碍跨越休止阶段的因素是蛋白溶解度,溶解不足或溶解较差的麦芽中已经存在的β-葡聚糖必须通过β-葡聚糖酶进一步分解,问题是β-淀粉酶的休止(62~65℃)不能跨越,因此也不能避免在这一温度下仍有β-葡聚糖通过β-葡聚糖溶解酶溶解出来,而且麦芽的溶解越差溶解出来的β-葡聚糖就越多,对于溶解正常的麦芽而言(黏度<1.52mPa·s,β-葡聚糖含量夏瑜150mg/L),50℃投料,糖化时间最多2h仍是众多啤酒厂采用的比较可靠的方法。浸出法的优点主要有:
:*容易进行自动化操作
:*与煮出法相比,能耗较低
:*工艺一目了然
缺点是浸出法碘反应要差一些,麦芽质量较差时糖化收得率也低一些。鉴于其优点,浸出法如今被越来越多地采用。
===自酿爱好者简单的浸出法工艺===
自酿中由于我们的设备条件简陋,卫生环境不理想,所以一般我们采用浸出法的工艺。由于自酿的设备条件不一样,所以这里介绍的方法是最简单最粗糙的方式,相信如果你已经有很像样的设备以后自然也会更高阶的糖化方法(主要快过年了,懒了:))
*首先称量麦芽
*然后根据计算好的料水比在糖化锅中接够投料用水,并开始加温到45℃并保温(这里也可以直接加热至68℃左右)。
*然后磨碎麦芽
*将磨碎的麦芽投入糖化锅中,并搅拌至没有结块即可
*升温至68℃并保温约1小时
*使用碘液对糖化麦汁进行检查,直到无变色
*将头道麦汁打出到煮沸锅中
*将加热好的洗糟水均匀倒入到糖化锅的麦糟上
*再等10分钟左右,进行碘检
*将二道麦汁打出到煮沸锅中
==煮出法工艺==
煮出法工艺需要分出部分醪液煮沸,煮沸醪液重新泵回糖化锅后,整个醪液的温度升高。根据分醪的次数,人们又把煮出法分为三次、两次和一次煮出法工艺,不过,如今都倾向于次数较少的分醪。分醪煮沸有以下作用:
*由于升温迅速,分出醪液中的蛋白质分解较少
*淀粉糊化和液化加强
*麦皮内容物的浸出强烈
*类黑素形成较多
*二甲基硫DMS排出较多
*总醪液中的酶含量减少
*糖化收得率提高
在煮出法工艺中,分醪煮沸使能源消耗增大,但总体只高出浸出法大约20%,因为浸出法中整个醪液的升温也需要消耗能源。
煮出醪液的形式和数量对糖化分解过程具有重大意义:若停止搅拌,未溶解的部分醪液就会沉于锅底,称为“浓醪”,而已溶解的醪液则在锅内上部,称为“稀醪”,利用一个“旋转管”可将稀醪分出。由于浓醪中仍含有淀粉颗粒,浓醪必须煮沸,而稀醪不允许煮沸,因为稀醪中含有丰富的酶。
将煮沸醪液与糖化锅剩余醪液混合并醪时,为了保护酶必须开动搅拌器,同时应将煮沸醪液并入剩余醪液中,决不能反向进行。
为了避免空气侵入,将煮沸醪液并入剩余醪液时,如今已不再从上部,而是尽可能从底部泵入锅中。煮沸醪液的数量决定了希望达到的并醪温度,可根据经验分醪,一般为总醪量的1/4~1/3。
更改糖化工艺时,煮出醪液的数量必须根据以下公式进行计算,考虑到降温情况,煮出醪液的温度最好以90℃计。
:煮出醪液量V<sub>km</sub>(hL) = (温度上升期望值(℃)×总醪量(hL))/(95-剩余醪液的温度(℃))
::ex:
:::130hL温度为50℃的醪液希望被加热至64℃,需要煮沸的醪液量是多少?
:::V<sub>km</sub>=((64-50)×130)/(95-50)=40.4hL
煮沸过程会杀死醪液中所有的酶,因此需要未煮沸醪液中的酶来分解淀粉,所以不能煮沸所有的醪液,煮沸时间同样很重要,长时间的煮沸会使更多的淀粉溶解出来,但由于煮沸消耗大量能源,因此应将煮沸时间通常为:
:*生产浅色啤酒的醪液:10~50min
:*生产深色啤酒的醪液:20~30min
多次煮沸需要大量的能源和时间,因此在工厂中应尽可能减少煮沸次数(1~2次),降低费用并缩短时间。根据煮沸次数可分为:一次煮出法;两次煮出法;三次煮出法。
===一次煮出法工艺===
一次煮出法工艺在原理上类似浸出法,只不过通过一次分醪煮沸和并醪使总醪液升温至65~75℃。在此工艺中,35℃糖化投料,然后缓慢升温至50℃(或在此温度投料),休止后再升温至64摄氏度进行较长时间的休止,形成麦芽糖,同时分醪并煮沸15~30min,最后并醪至75℃进行糖化。
也可以在35~50℃或50~64℃分醪,但必须要考虑到在这种情况下煮出醪液量较少,效果也比较差。
由一次煮出法变化而来的特殊工艺是“壶式糖化工艺”:35℃投料,然后取出约20%的稀醪,另一部分醪液进行休止,接着升温煮沸30~40min,通过添加稀醪使总醪温度降至65℃休止,形成麦芽糖,最后升温至糖化温度,糖化完全后结束。
===二次煮出法===
传统二次煮出法的投料温度为50℃,短时间休止后即分出浓醪,升温至一定温度后短时间休止,然后升温煮沸15~20min,煮沸结束后并醪至64℃,进行麦芽糖休止,短时间休止后进行第二次分醪升温煮沸,第二次分出的醪液大多短时间煮沸,并醪后使总醪液升温至约75℃,最后终止糖化,二次煮出法需要3~3.5h。
仔细观察这种糖化工艺,不难看出,它特别强调50℃这个温度,这种糖化工艺加强了蛋白质和β-葡聚糖的分解,但也因此损害了啤酒的口味丰满性和泡沫的形成,导致啤酒口味淡薄,添加深色麦芽只能在一定程度上弥补这些口味缺陷。为了克服以上质量缺陷,可在50℃下料,然后升温至62℃,或添加高温水,使蛋白质休止得以精确控制。另一种方法是在35℃投料,然后进行第一次分醪,当然也必须控制蛋白质的分解,如今主要通过游离氨基氮含量来控制这点。
高温短时糖化工艺是一种特殊的二次煮出法,此工艺在62℃投料,整个糖化时间仅有2h,其名称也由此而来,也可按一次煮出法工艺进行操作,要求使用溶解好且溶解均匀的麦芽。尽管62℃的糖化投料温度高于蛋白质的最佳分解温度,但是高分子蛋白质分解仍然较强烈,可以获得较好的泡沫,由于没有进行β-葡聚糖分解,所以实施此工艺的前提是使用溶解良好的麦芽。
===三次煮出法工艺===
三次煮出法工艺中,升温通过三次分醪、煮沸、并醪完成,主醪糖化温度如下:
:*35℃糖化投料
:*50℃蛋白质休止/麦胶物质的分解
:*64℃麦芽糖休止
:*75℃糖化休止
由于主醪的总体糖化时间较长,以及浓醪强烈分解,三次煮出法能赋予啤酒更多的麦芽香味,但因为持续5~6h,能耗较大,所以横少使用,一般用于生产深色特种啤酒。
===特殊糖化工艺===
人们将那些有独特之处的或在普通糖化工艺之前或之后使用的工艺称为特殊糖化工艺,采用特殊糖化工艺的目的是:
:*降低最终发酵度(如跳跃式糖化法)
::如跳跃式糖化法 约在35℃浓繆投料,然后加入100℃的水,使醪液达到72℃,由此跳过β-淀粉酶的作用温度,虽然有α-淀粉酶进行糖化,但产生的糊精很多,最终发酵度低(约40%),如生产营养啤酒那样,这一工艺只能使用溶解好的麦芽。由于加入了煮沸的热水,这种工艺被称为添加热水工艺,当然也可以在其它任何温度下通过添加热水升温。
:*改善啤酒质量(如Kubessa糖化法)
::Kubessa糖化法 在此工艺中,将麦皮分离后阻留于粉碎物暂存箱中,或在64℃投料,麦皮仅在醪液泵入过滤槽时加入,这种工艺的目的是阻止麦皮内容物溶出,煮沸会使麦皮中的鞣质和苦味物质溶解出来,使浸出物的质量变差,不过此工艺较少运用。
:*提高浸出率(如压力糖化法、蒸煮糖化法)
::压力糖化法 在一般的糖化中,淀粉不会全部溶出,因而麦糟中总会含有淀粉,通过200~300kPa的过压醪液煮沸,可使浸出率提高2%~3%,但这样虽然改善了淀粉的分解,但额外溶出的浸出物质量并不好,所以人们一般注重质量,放弃额外浸出物的获取,此外,采用这种工艺必须使用可密闭的压力糖化锅,而大多数厂家没有。
===利用辅料的糖化工艺===
发酵所需要的糖可以借助从麦芽淀粉中获得,但含有淀粉的并不只是麦芽,而是所有的谷物,在很多国家这些谷物比麦芽更便宜,只要没有德国这样的《纯酿法》限制,人们就可以使用一部分比较便宜的谷物生产麦汁。(当然精酿啤酒追求的不是降低成本,这里可以大概了解一下即可)
糖化时麦芽中的酶必须同时分解这些物质,只要未发芽的谷物比例不超过15%~20%,酶便具有足够的分解能力,如果辅料比例过高就要使用酶制剂来支持分解过程。
人们特别喜欢用大米和玉米作为辅料,但也可以用大麦、小麦灯,虽然糖不是未发芽的谷物,但是由于可以带入浸出物在此也起着一定的作用。
使用辅料时淀粉的化学分解也同麦芽中的淀粉分解一样,但不同谷物中的淀粉颗粒大小不同,在淀粉细胞中的储藏也不一样。同时被不同的谷皮包围着,这就导致淀粉颗粒在糊化时的表现不同,因此各种谷物的处理方式也必然存在差别,但同时这些谷物中的其它物质也会溶解,或被麦芽中的酶分解。这样一来,醪液、麦汁和啤酒的组成就会发生变化,对发酵、过滤和啤酒的口味以及其它参数都有影响,因此,使用大米酿造的啤酒口味干爽,而使用玉米酿造的啤酒口味则较柔和。
使用辅料时要特别注意,辅料中蛋白质的贮存形式还很稳定,如果制麦不充分,糖化时只有少量能被分解,这样,辅料醪液中的低分子蛋白质分解产物(游离α-氨基氮)就比麦芽醪液中少,人们必须通过充分分解蛋白质为酵母提供足够的游离α-氨基氮,尽管如此,辅料啤酒中的氮和多酚含量还是较少,同辅料用量成反比。
采用辅料总会使啤酒口味发生变化,而且这种变化随着辅料使用量上升而增加,使用辅料时一开始就要注意口味的变化(当然这种变化不一定不好)。
下面仅介绍使用大麦、糖/糖浆、酶进行糖化的方式,因为这些不是为了降低成本的方法是有可能被自酿爱好者采用的。
====采用大麦作为辅料进行糖化====
在不添加酶的情况下,大麦作为辅料的用量可以达到20%,超过则需要添加酶制剂,大麦的预处理方法有两种:
*通过一个特殊的辊式粉碎机或锤式粉碎机将坚硬的大麦颗粒粉碎,此时麦皮也被一同粉碎,麦汁过滤时必须要注意这点。
*通过一个特殊的压片机将去皮或未去皮的大麦制成麦片,这种方法成本很高,在啤酒厂中操作也比较麻烦。这样处理后的大麦辅料可同麦芽醪液一起加工,不同的是,淀粉分解几乎没有什么困难,而蛋白质分解却必须注意,特别是β-葡聚糖可能带来问题,因为它们完全没有被分解,肯定不利于过滤,实践证明,在45~50℃内β-葡聚糖酶的最佳作用温度下进行休止有好处。
大麦的浸出物含量肯定要低于麦芽,替代100kg麦芽大约需要125kg大麦(或120kg去皮大麦)。
自酿中添加大麦往往是为了使口味更加干爽为目的(比如干世涛)。
====采用糖或糖浆进行糖化====
糖可溶解并可发酵,当然人们不单独使用糖,而是将其加入可能同时使用了辅料的麦汁中,由于糖并不需要在糖化时分解,所以人们在麦汁煮沸结束前10min将其加入煮沸锅。
必须注意由糖带入的浸出物含量:78kg糖可取代100kg麦芽,但糖不能将蛋白质加入麦汁中,因此必须特别注意游离α-氨基氮含量,避免导致发酵困难。
自酿中添加糖往往是为了达到某种口味或者颜色为目的(比如amber ale)。
====添加酶进行糖化====
所有的微生物也都有一种专门适合自己的酶,借助这些酶它们能够分解特定的物质,已获得生命所必需的能量。
*酶的定义
:自古以来,食品加工一直利用酶促反应,酶有的是一开始便存在于食物中(比如大麦),有的是通过微生物获取(如通过酵母)。许多古老的工艺,如奶酪的制作就是以微生物酶的作用为基础,在此过程中,酶虽然由微生物形成,但却在生物细胞外作用。
:如今,专门的酶加工企业成吨地生产着我们日常生活中不可或缺的纯酶,先进的洗涤液中含有通过微生物方法制成的蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶、纤维素酶和其它酶,它们可用温水洗干净衣物,并对脏水进行生态处理,洗碗机用的洗涤剂也是低温强效型环保洗涤剂。
:酶在纺织品生产的上浆、漂白、牛仔布磨色等工序中起着重要作用,纺织、造纸和皮革业都不能离开酶。
:烘烤时酶也起着特殊作用,它使点心变得松软、外表焦黄,使冷却或冷冻后的面团可供使用并延缓点心变硬。
:至于酶对淀粉和制糖业、葡萄酒和果汁生产、蛋白质提取、饲料生产以及医药行业的意义这里只是附带说明。
:这些酶制剂同样可以用于啤酒生产,前提是不需要遵守《纯酿法》。由于许多国家都出于经济型考虑使用辅料,同时啤酒生产过程中可能出现工艺问题,所以人们应该了解酶在啤酒生产中的优势及其制取和使用方法。在一定条件下有目的地使用酶可以带来一系列的好处:
*酶制剂有明确的底物和反应的专一性。
*在较低温度下有很高的反应速度。
*反应容易控制并迅速。
*可以生产出纯酶,特别是从霉菌或细菌中提取的酶。
*当辅料使用量较高时,淀粉酶可在糖化车间促进淀粉的分解,生产CO<sub>2</sub>含量低的啤酒(低热量啤酒)时可将淀粉分解彻底。
*蛋白酶可加强蛋白质分解并提高游离α-氨基氮的含量。
*葡聚糖酶可在糖化车间分解葡聚糖,避免过滤问题。
*脱羧酶可避免发酵时形成双乙酰。