啤酒生产的基本原理和流程.docx
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啤酒生产的基本原理和流程
啤酒生产的基本原理和流程
一、概述
啤酒：
是以优质大麦为主要原料，啤酒花为香料，经糖化发酵酿造而成的含CO2和少量酒精的饮料。
世界上产量最大的酒种：
全世界产量约为1.4亿吨，我国年产量在1，000万吨左右。
营养丰富：
“液体面包”
二、酿造啤酒的原料
大麦酿造水酵母啤酒花辅料：
大米、玉米、小麦、淀粉等
大麦适于酿造啤酒的原因：
大麦便于发芽，并产生大量的水解酶类；大麦种植遍及全球；大麦的化学成分适合酿造啤酒；大麦非人类食用主粮。
（一）大麦
1.分类
六棱大麦：
籽粒不整齐，蛋白质含量↑，淀粉含量↓；酶活力↑，尤适于辅料用量增加的情况，但浸出率较低，麦芽溶解度不太稳定。
四棱大麦：
六棱大麦的变种。
二棱大麦：
籽粒整齐，蛋白质含量↓，淀粉含量↑，浸出率高，溶解度较好，是酿造啤酒的最好原料。
2.大麦的主要成分：
淀粉、蛋白质、纤维素、半纤维素和麦胶物质
（二）酿造水
1、软水适于酿造淡色啤酒，碳酸盐含量高的硬水适于酿制浓色啤酒。
2、淡色啤酒用水的要求：
无色无臭、透明，无浮游物，味纯正，无生物污染；
铁、锰含量低（含量高对啤酒的色、味有害，而且能引起喷涌现象）；
硬度低、不含亚硝酸盐。
3、水处理
（三）酵母
上面发酵酵母下面发酵酵母
下面发酵酵母发酵法：
出现较晚，但比上面酵母更盛行，世界上多数国家采用下面发酵酵母发酵啤酒，我国也是全部采用下面发酵酵母发酵啤酒。
1、上面发酵酵母与下面发酵酵母的主要区别
区别
上面发酵酵母
下面发酵酵母
细胞形态
多呈圆形，多数细胞结集在一起
多呈卵圆形，细胞较分散
发酵终了时的生理现象
大量细胞悬浮在液面
大部分酵母凝集而沉淀在底部
发酵温度
15-25℃
5-12℃
37℃培养
能生长
不能生长
2、传统下面发酵酵母的几种主要菌株
（四）啤酒花
酒花的主要有效成分及其在酿造上的作用
1.酒花油（0.5～2.0％）
组成成分很复杂，主要成分是萜烯类碳氢化合物、含氧化合物和微量含硫化合物等。
不易溶于水和麦汁，大部分酒花油在凝固物分离过程中被分离出去。
尽管酒花油在啤酒中保存下来的很少，但却是啤酒中酒花香味的主要来源。
2、酒花苦味物质
α-酸（葎草酮）：
本身具有苦味和防腐能力，在弱碱溶液中易异构化转变成异α-酸，异α-酸在麦汁中的溶解度比α-酸大得多，具有强烈的苦味，防腐能力也高于α-酸，是啤酒苦味的主要来源。
β-酸（蛇麻酮）：
溶解度小，苦味和防腐能力不如α-酸，有一定的抑制革兰氏阳性菌和阴性菌的能力。
3.酒花多酚类物质
酒花中含有4～10％的多酚类物质（花色苷、花青素和单宁等），是影响啤酒风味和引起啤酒混浊的主要成分。
酒花中的多酚类物质在麦汁煮沸时有沉淀蛋白质的作用，但这种沉淀作用在麦汁冷却、发酵、甚至过滤装瓶后仍在继续进行，从而会导致啤酒混浊。
三、啤酒酿造工艺流程
麦芽制备麦汁的制造啤酒发酵过滤罐装成品啤酒
（一）麦芽制备
大麦预处理（清选、分级等）浸麦（含水量达43～48％）发芽干燥
除根贮藏磨光成品麦芽
大麦发芽的目的
使麦粒生成大量的各种酶类，并使麦粒中一部分非活化酶得到活化增长。
随着酶系统的形成，胚乳中的淀粉、蛋白质、半纤维素等高分子物质被逐步分解，可溶性的低分子糖类和含氮物质不断增加，整个胚乳结构由坚韧变为疏松，这种现象被称为麦芽溶解。
干麦芽除根的目的
麦根中含有43％左右的蛋白质，具有不良苦味，而且色泽很深，如带入啤酒，会影响啤酒的口味、色泽以及非生物稳定性。
干麦芽贮藏的目的
除根后的麦芽，一般都要经过6～8周的贮藏后再用于酿酒。
主要原因是：
经过贮藏，麦芽的蛋白酶与淀粉酶活性得以恢复和提高，有利于提高糖化力；
提高麦芽的酸度，有利于糖化；
麦芽在贮藏期间吸收少量水分后，麦皮失去原有的脆性，粉碎时破而不碎，利于麦汁过滤。
（二）麦汁的制造
麦芽粉粹糖化过滤煮沸回旋沉淀麦汁冷却
辅料（大米）粉碎糊化酒花
粉碎
1）粉碎的目的：
原辅料粉碎后，增加了比表面积，糖化时有利于酶的作用，可溶性物质容易浸出。
2）粉碎的要求：
麦芽皮壳应破而不碎。
过碎，麦皮中含有的苦味物质、色素、单宁等会过多地进入麦汁中，使啤酒色泽加深，口味变差，还会造成过滤困难；胚乳粉粒则应细而均匀。
3）辅助原料（如大米）粉碎得越细越好，以增加浸出物的收得率。
糊化：
淀粉在水中加热，淀粉颗粒吸水膨胀，如果继续加热至60℃～80℃时，淀粉颗粒破坏而形成半透明的胶体溶液的现象。
糖化
糖化：
是指利用麦芽本身所含有的各种水解酶（或外加酶制剂），在适宜条件下，将麦芽和辅料中的不溶性高分子物质（淀粉、蛋白质、半纤维素等）分解成可溶性低分子物质（糖类、糊精、氨基酸、肽类等）的过程。
浸出物：
麦汁中溶解于水的干物质
无水浸出率：
麦芽汁中的浸出物含量与原料中所有干物质的质量比称为无水浸出率。
过滤
麦汁过滤分两步进行：
NO.1：
利用过滤的方法提取出麦糟中的麦汁，称第一麦汁或过滤麦汁；
NO.2：
利用热水冲洗出残留在麦糟中的麦汁，称第二麦汁或洗涤麦汁。
煮沸
蒸发多余水分，使麦汁浓缩到规定的浓度。
破坏酶的活性，稳定麦汁组分；消灭麦汁中的微生物，保证产品质量。
浸出酒花中的有效成分，赋予麦汁独特苦味和香味。
析出某些受热变性以及与多酚物质结合而絮状沉淀的蛋白质，提高啤酒的稳定性。
煮沸时水中钙离子和麦芽中的磷酸盐反应，使麦汁pH↓，有利于β-球蛋白的析出和成品啤酒pH值的降低，有利于啤酒稳定性的提高。
让具有不良气味的碳氢化合物随水蒸气的挥发而逸出，提高麦汁质量。
回旋沉淀
热凝固物：
麦汁冷却开始后（在60℃以上的范围内）形成的凝固物，大量的热凝固物如带入发酵麦汁中，会影响酵母的正常发酵以及色泽、口味和稳定性等。
回旋沉淀的目的——分离热凝固物
麦汁冷却
（三）啤酒发酵——传统的下面发酵
分主发酵和后发酵两个阶段，主发酵一般在密闭或敞口的主发酵池（槽）中进行，后发酵在密闭的卧式发酵罐内进行。
1、主发酵（以敞口12％麦汁发酵为例）
①酵母繁殖期：
8～16h
②起泡期：
入主发酵池1～2天，发酵液中有CO2气泡上涌，麦汁表面出现更多泡沫。
发酵液温度每天上升0.5～0.8℃，不需人工降温。
③高泡期：
发酵后2～3天，泡沫增高（25～30cm）并逐渐变为棕黄色，此时为发酵旺盛期，需要人工降温，但是不能太剧烈，以免酵母过早沉淀，影响发酵。
④落泡期：
发酵5天后，发酵力逐渐减弱，CO2气泡减少，泡沫回缩，变为棕褐色，应控制液温每天下降约0.5℃。
⑤泡盖形成期：
发酵7～8天后，泡沫回缩，形成泡盖，此时应大幅度降温，使酵母沉淀。
2、后发酵
后发酵的目的：
残糖继续发酵、促进啤酒风味成熟、增加CO2的溶解量、促进啤酒的澄清。
后发酵的温度：
先高后低，前期控制3～5℃，而后逐步降温至-1～1℃
后发酵的时间
3、传统啤酒下面发酵的工艺特点
主发酵温度比较低，发酵进程缓慢，发酵代谢副产物较少；
主发酵结束时，大部分酵母沉降在发酵容器底部；
后发酵和贮酒期较长，酒液澄清良好，二氧化碳饱和稳定，酒的泡沫细微，风味柔和，保存期较长。
（五）罐装
装桶不锈钢桶自动罐装装瓶玻璃瓶自动罐装
四、啤酒的“度”
啤酒酒标上的度数与白酒上的度数不同，它并非指酒精度，它的含义为原麦汁浓度，即啤酒发酵进罐时麦汁的浓度。
主要的度数有18、16、14、12、11、10、8度啤酒，日常生活中我们饮用的啤酒多为11、12度啤酒。
五、啤酒的分类
1、根据原麦汁浓度分
高浓度啤酒：
生产啤酒的原麦汁浓度为16%以上。
中浓度啤酒：
生产啤酒的原麦汁浓度为8～16%。
低浓度啤酒：
生产啤酒的原麦汁浓度低于8%。
2、根据啤酒色泽分
淡色啤酒：
色泽淡黄或金黄色，酒精含量3.3-3.8%。
浓色啤酒：
色泽红褐色或红棕色，酒精含量4-5%，麦芽香味突出，回味醇厚，苦味较轻。
黑色啤酒：
色泽多呈红褐色乃至黑褐色，酒精含量多为5%以上。
这类啤酒麦芽香味突出，回味醇厚，泡沫细腻，苦味则根据产品类型有较大的区别。
3、根据灭菌方法分
鲜啤酒：
不经巴氏灭菌的啤酒，也称为生啤酒。
熟啤酒：
经巴氏灭菌的啤酒，也称灭菌啤酒。
这类啤酒可瓶装或罐装。
另1：
5.啤酒是怎样生产出来的？
啤酒生产的工艺过程如下：
大麦加水后于13～15℃浸渍40～80h，放到发芽床上堆放24h，进行发芽。
之后摊开，调节温度，维持15～25℃，发芽周期为10天以上，生成α和β-淀粉酶，使麦芽淀粉水解溶解，同时生成蛋白酶、核糖核酸酶、磷酸酯酶、β-葡聚糖酶等，使麦芽汁具有酵母发酵所需的养分。
含氮高的麦芽不宜制作啤酒麦芽，一般含氮低于1.5%～1.8%的麦芽才可使用。
制成的绿麦芽含水约45%，需在干燥塔内通热风烘干，在45～48℃下使水分降到10%，然后升温到100℃或更高使水分降到5%，经摩擦除去幼根，干燥后的绿麦芽失去酶活性30%～60%，并不再生成酶。
麦芽内的氨基酸或类似化合物与糖类反应生成麦芽特有的色、香、味。
麦芽经辊筒轧碎，加天然或经处理的富含钙和镁盐的热水2～4份，进行糖化，糖化温度须严格控制，上面啤酒用浸出法，糖化温度为63～68℃；下面啤酒用煮出法，醪液温度达到45℃，取出一部分在糊化锅煮沸后返回糖化锅与主醪混合，这一步须反复进行至麦芽温度达到70～75℃为止。
糖化醪料的50%由不发芽的谷物，如大米、玉米、面粉、大麦粒或大麦粉、大麦片组成，有时在与主醪混合前需糊化。
这些不发芽辅料可改进最终产品的质量，如啤酒的泡沫稳定性和在储藏期间保持澄清、不走味。
糖化后在转化锅或过滤槽中使麦芽汁与废糟分离。
麦芽汁含碳水化合物约10%，含氮量约为0.08%，氮在发酵过程和提高啤酒最终质量上都有重要意义。
滤清的麦芽汁加酒花煮沸2.5h以上，酒花用量因啤酒而异，每100L用200～700g，酒花含有芳香树脂，赋予啤酒苦味和啤酒香味。
用过的酒花通过过滤分离除去。
经灭菌冷却，去除冷凝固物的糖化混合醪液移入敞口或密闭的发酵容器，接种酵母，上面啤酒采用啤酒酵母接种，这种酵母倾向于浮于表面。
发酵温度为15～20℃，需1～6天（根据工艺而定）。
发酵衰退后放出新啤酒，从液面刮去酵母，或用离心机回收。
下面啤酒用卡尔斯伯酵母接种，这种酵母倾向于下沉液底。
发酵温度6～8℃，需10～12天，在0℃下陈酿数星期至几个月，因此，也称为陈酿啤酒。
虽然麦芽特有的香与味大部分在煮沸时挥发了，但麦芽的各种成分会影响发酵副产品的生成，产生微妙的啤酒风味。
啤酒包装分桶装和瓶装，瓶装啤酒需经冷冻、过滤、二氧化碳饱和，装瓶后需再经巴氏法灭菌。
另2啤酒生产工艺流程与设备
一．生产工艺流程
1.1麦芽制造工艺流程
麦芽制造主要有三大步骤：
浸麦、发芽、干燥，流程如下：
1.1.1浸麦
使麦芽吸收发芽所需要的一定量水分的过程，称为大麦的浸渍，简称浸麦。
经浸渍后的大麦称为浸渍大麦。
浸麦是为了供给大麦发芽时所需的水分，给以充足的氧气，使之开始发芽。
与此同时还可洗涤麦粒，除去浮麦，除去麦皮中对啤酒有害的物质。
浸麦水最好使用中等硬度的饮用水，不得存在有害健康的有机物，应无漂浮物。
水中亚硝酸盐含量达到一定量时，对发芽有抑制作用。
水中含铁、锰过多，会使麦芽表面呈灰白色。
碱性的水，会提高皮壳的办渗透性，增加水的铁含量，限制沉降作用，甚至影响色泽。
1.1.2发芽
浸渍大麦在理想控制的条件下发芽，生成适合啤酒酿造所需要的新鲜麦芽的过程，称为发芽。
然后送入焙燥系统制成啤酒麦芽。
因此，发芽是一种生理生化过程。
大麦发芽的目的：
激活原有的酶；生成新的酶；物质转变。
1.1.3干燥
未干燥的麦芽称为绿麦芽，绿麦芽含水分高，不能贮存，也不能进入糖化工序，必须经过干燥。
通过干燥，可以使麦芽水分下降至5%以下，利于贮藏；终止化学—生物学变化，固定物质组成；去除绿麦芽的生青味，产生麦芽特有的色、香、味；容易除去麦根。
1.1.4除根
根芽对啤酒酿造没有意义，并影响啤酒质量。
根芽吸湿性强，能够很快吸收环境的水分，使干燥麦芽含水量重新提高；根芽含有不良的苦味，影响啤酒的口味；根芽能使啤酒的色度增加。
所以麦芽干燥后应将根芽除掉。
1.2啤酒酿造工艺流程
酿造工艺流程描述：
糊化锅中加入52kg工艺水，加热至45℃；将已粉碎好的原料加入糊化锅中，在温度为70℃的条件下使α-淀粉酶充分作用，时间为20min；然后在100℃的条件下使淀粉充分糊化，提高浸出率，同时提供混合糖化醪升温所需的热量，时间为40min。
在糖化锅中加入96kg工艺水，加热至37℃；将已粉碎好的原料加入糖化锅中，在温度为50℃的条件下使羧肽酶充分作用，形成低分子含氮物质；然后将糊化锅醪液加入糖化锅中，并在65℃下保持30min，使β淀粉酶充分降解淀粉；然后在72℃下保持40min，让α淀粉酶充分分解淀粉，之后升温至78℃。
糖化锅醪液经过滤槽去除麦糟后，倒入煮沸锅加热煮沸，醪液的沸点为105℃，通过煮沸可以适当控制麦汁浓度在0.12-0.13之间；并能破坏酶的活性，终止生物化学反应；使蛋白质变性凝固；使酒花中的有效成分充分溶出。
煮沸过程的凝固的蛋白质在旋沉槽中沉淀除去；然后倒入发酵罐中进行发酵。
1.2.1原料粉碎
粉碎是一种纯机械加工过程，原料通过粉碎可以增大比表面积，使内含物与介质水和生物催化剂酶接触面积增大，加速物料内含物的溶解和分解。
麦芽粉碎方法分为三种，即干法粉碎、增湿粉碎和湿法粉碎。
干法粉碎是一种传统的并且一直延续至今的粉碎方法，而增湿粉碎和湿法粉碎被越来越多的厂家采用。
1.2.2糖化
糖化是麦芽内含物在酶的作用下继续溶解和分解的过程。
麦芽及辅料粉碎物加水混合后，在不同的温度段保持一定的时间，使麦芽中的酶在最适的条件下充分作用相应的底物，使之分解并溶于水。
原料及辅料粉碎物与水混合后的混合液称为“醪”（液），糖化后的醪液称为“糖化醪”，溶解于水的各种干物质（溶质）称为“浸出物”。
浸出物由可发酵性和不可发酵性物质两部分组成，糖化过程应尽可能多地将麦芽干物质浸出来，并在酶的作用下进行适度的分解。
1.2.3麦汁过滤
糖化结束后，必须将糖化醪尽快地进行固液分离，即过滤，从而得到清亮的麦汁。
固体部分称为“麦糟”，这是啤酒厂的主要副产物之一；液体部分为麦汁，是啤酒酵母发酵的基质。
糖化醪过滤是以大麦皮壳为自然滤层，采用重力过滤器或加压过滤器将麦汁分离。
分离麦汁的过程分两步：
第一步是将糖化醪中的麦汁分离，这部分麦汁称为“头号麦汁”或“第一麦汁”，这个过程称为“头号麦汁过滤”；第二步是将残留在麦糟中的麦汁用热水洗出，洗出的麦汁称为“洗糟麦汁”或“第二麦汁”，这个过程称为“洗糟”。
目的是去掉静置后筛板与槽底间的沉积物（开始时回流的混浊麦汁是由水、麦汁和筛底团块组成）。
通过麦汁阀或泵的开关来完成，这样在麦汁区形成一个涡流，一起把槽底间的沉积物带出来。
在预过滤（预喷）过程中，阀门的开启不得过大，以免产生过大的吸力，使糟层吸紧。
1.2.4麦汁煮沸
1.2.4.1麦汁煮沸过程中的变化其作用
1、蒸发多余的水分
2、破坏酶的活性，终止生物化学变化，固定麦汁组成。
3、麦汁灭菌
4、浸出酒花中的有效成分
5、使蛋白质变性凝固
1.2.5麦汁冷却、凝固物分离及充氧
经煮沸的麦汁要冷却到发酵温度，再冷却过程中分离凝固物，并通入无菌空气提供酵母生长繁殖所需的氧。
凝固物是在麦汁煮沸过程中由于蛋白质变性凝固和多酚物质不断氧化聚合而形成的，根据析出的温度不同分为热凝固物和冷凝固物。
1.2.6啤酒发酵
啤酒发酵方法：
啤酒发酵方法有上面发酵法和下面发酵法两种方法，一般都采用下面发酵法。
传统的发酵过程一般分为两个阶段：
主发酵和后发酵（贮酒）
主发酵工艺分为：
起泡期、高泡期和落泡期三个阶段。
主发酵过程控制：
①、温度的控制：
控制不同的发酵温度有各自的优缺点，采用低温发酵，酵母在发酵过程中生成的副产物较少，使啤酒的口味较好，泡沫状况良好，但发酵时间长；采用高温发酵，酵母的发酵速度较快，发酵时间短，设备的利用率高，但生成副产物较多，啤酒口味较差。
②、浓度的控制：
麦汁浓度的变化受发酵温度和发酵时间的影响。
发酵旺盛，降糖速度快，则可适当降低发酵温度和缩短最高温度的保持时间；反之，则应适当提高发酵温度或延长最高温度的保持时间。
③、发酵时间的控制：
发酵时间主要取决于发酵温度的变化，发酵温度高，则发酵时间短；发酵温度低，则发酵时间长。
1.2.7啤酒过滤
啤酒过滤是一个纯物理分离过程，利用过滤前后的压差将待过滤液体从一端推向另一端，穿过过滤介质，发酵液中悬浮的微小粒子被截留下来，滤出的啤酒透明且有光泽。
过滤介质将微小粒子甚至比介质孔隙小的粒子截留下来主要是通过筛分效应、深层效应和吸附效应实现的。
二．生产所需设备
序号
设备名称
设备规格
备注
1
糊化锅
100L
用于加热煮沸大米或其他辅料粉和部分麦芽粉醪液，使淀粉糊化和液化的设备。
2
糖化锅
200L
用于麦芽粉淀粉及蛋白质的分解，并与已糊化的辅料醪混合，维持醪液在一定的温度，使醪液进行淀粉糖化，以制备麦汁。
3
过滤槽
200L
用于过滤糖化后的麦醪，使麦汁与麦糟分开，得到清亮麦芽汁的设备。
4
煮沸锅
230L
用于过滤后麦汁煮沸和加入酒花，使麦汁达到一定浓度的设备。
5
旋沉槽
200L
用于煮沸后热凝固物的分离。
6
冷却器
用于发酵醪液的冷却，使醪液达到合适的发酵温度。
7
发酵罐
200L
用于啤酒发酵和部分冷凝固物的沉淀分离，在啤酒酵母参与下将可发酵性糖和氨基酸等分解成酒精。
8
硅藻土过滤机
用于过滤未分离完全的杂质，保证啤酒的口味。
9
清酒罐
200L
贮酒
另3：
（四）包装工序
装瓶、装罐机：
酿造好的啤酒先被装到啤酒瓶或啤酒罐里。
然后经过目测和液体检验机等严格的检查后，再被装到啤酒箱里出厂。
洗瓶机：
洗净回收的啤酒瓶。
空瓶检验机：
极其细小的伤痕也不会放过。
感官检查：
每天新酿制的啤酒，由专门的负责人员进行实际品尝。
只有在确保其品质后，才将鲜美可口的啤酒呈送给您。
每一批啤酒在包装前，还会通过严格的理化检验和品酒师感官评定合格后才能送到包装流水线。
成品啤酒的包装常有瓶装、听装和桶装几种包装形式。
再加上瓶子形状、容量的不同，标签、颈套和瓶盖的不同以及外包装的多样化，从而构成了市场中琳琅满目的啤酒产品。
瓶装啤酒是最为大众化的包装形式，也具有最典型的包装工艺流程，即洗瓶、灌酒、封口、杀菌、贴标和装箱。
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