啤酒生產

麥芽與大米的浸泡與粉碎

麥芽殼粉碎成穀皮、粗粉及細粉 3 部分。一般要求粗粉與細分的比例為 1 : 2.5 以上。麥芽粉碎,要求穀皮破而不碎,這樣,在麥芽汁過濾是穀皮能形成過濾性能良好的過濾層,麥芽的含水量高低影響這粉碎效果,適當的水分含量在 5%-8 %。本設計採用濕法粉碎,麥芽現在 50 ℃ 溫水中浸泡 15-20min ,使含水量達到 30 %左右。浸漬後的麥芽進入粉碎機,邊粉碎邊加入 3 倍的水調漿。兩輥的間隙為 0.35-0.45mm 。最後打入糖化鍋,此時加入輔料。

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大米使製成麥芽汁的輔助原料,麥芽與大米的比例大約為 6.5 : 3.5 ,大米用乾法粉碎機粉碎,然後調漿打入糊化鍋,此時加入輔料。

糊化與糖化

將粉碎後的麥芽粒和水在糖化鍋中拌勻,兩者用量比例為 1 : 5 ,在 35-37 ℃ 下浸漬 30min ,讓β - 葡聚糖酶作用,將大麥胚乳細胞壁分解。接著在 30min 內升溫到 50 ℃ ,保溫 40-120min ,使蛋白質分解,並等候投入糊化醪。

在糊化鍋中將大米細粉與麥芽粒用 45 ℃ 溫水拌勻,大米用量為麥芽粒總用量的 30 %,糊化使麥芽粒的用量為大米用量的 20 %,原料與水的用量比為 1 : 5 。拌勻後,保溫 20min 使蛋白質分解。接著在 10min 內升溫至 70 ℃ ,讓糊化、液化和糖化同時進行,作用時間為 20min 。最後在 10min 內升溫至 100 ℃ ,煮沸 40min ,得糊化醪,醪液得黏度在 0.01Pa · s 左右。

將煮沸的糊化醪從糊化鍋泵入糖化鍋,使混合醪的溫度達到 63-70 ℃ ,維持 30-70min ,完成糖化,在此期間每隔 5min 用碘液檢查糖化情況,直至反應液呈黃色,說明糖化基本已接近終點。在基本完成後,將大約總量 1/3 的糖化醪液泵入糊化鍋,在 10-20min 內加熱至沸,然後立即泵回糖化鍋,使混合醪的溫度達到 76-78 ℃ ,保溫 10min 進行徹底糖化,隨之各種酶活力都喪失。

糖化醪的過濾

本設計採用過濾槽法,糖化結束後,從過濾槽槽底通入 76-78 ℃ 的熱水,以浸沒濾板為度,其目的使排除濾板下的空氣,防止醪液中小顆粒堵塞濾孔而影響過濾,同時對過濾槽起預熱作用 。

過濾操作如下:將糖化醪充分交辦,並儘快泵入過濾槽後,使用耕糟機翻拌均勻,再靜置 20min 左右,讓醪糟自然沉降,形成過濾層。最先沉下的是穀皮之類,隨後是未分解的澱粉和蛋白質,濾層厚度要求再 30-45cm ,如果糖化效果較好,醪糟表面的黏稠物就少,且醪糟上面的糖化液清亮。糖化醪溫度控制再 55-70 ℃ 。濾層形成後開始過濾操作:先將原麥芽汁導出管的閥門打開,排出管內的空氣後立即關閉,再順次打開原麥汁 各流出閥。起始流出的麥芽汁混濁不清,必須用泵泵回過濾槽再次過濾,直至得到的是澄清原麥芽汁,然後將原麥芽汁泵入煮沸鍋。自正式過濾開始後 15-30min 起檢查原麥芽汁的糖度、澄清度以及色、香、味。糖化醪過濾期間,一般可不翻動麥糟層,但若過濾速度太慢,則應使用耕糟機進行耕糟,從上至下將醪糟層耕松,注意不要在同一深度反覆翻耕,以免壓實糟層。

糖化液一流完立即進行洗糟,目的是回收醪糟中殘留的浸出物。同時醪糟是很好的豬飼料,可回收。

原麥汁的煮沸及酒花的添加

蒸汽常壓煮沸法。從過濾槽流出的原麥芽汁進入煮沸鍋。為提高蒸發強度,原麥芽汁和洗糟水組成的混合麥芽汁應裝足一定量。當麥芽汁蓋滿煮沸鍋的加熱器後,為縮短煮沸造作時間即開始加熱,並在 80 ℃ 保持 30min ,讓α - 澱粉酶將殘存的澱粉分解完全。接著升溫至沸,在全部混合麥芽汁沸騰後,繼續煮沸 60-90min ,並始終保持強烈的翻騰狀態,此期間按時添加酒花並經常取樣檢查煮沸質量,在亮處檢查樣品液透明度,應一次比一次清亮。當達到預定的煮沸時間後,停止加熱,測定並按啤酒標準固定麥芽汁的濃度。煮沸時間不宜超過 120min 。

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酒花是啤酒重要的生產原料。添加酒花都在麥芽汁煮沸過程中進行,因為沸騰狀態的原麥芽汁不僅可加強酒花的分散和有效成分的浸出,而且會將α - 酸異構為異α - 酸。添加酒花是,不同的添加時間和不同的添加量會有不同的結果,因此掌握好添加時間和各次添加量是十分重要的。

麥芽汁熱凝固物的去除,冷卻及去除冷凝固物

用麥芽汁泵將使用粉碎酒花或顆粒酒花的煮沸麥芽汁,以較高的線速度沿迴旋沉澱槽的槽壁切線方向泵入槽內,使形成一個快速鏇轉的漩渦,任何顆粒物質都會快速沉澱於槽底中央,使固液分離,得到清麥芽汁。

麥芽汁冷卻使用薄板冷卻器,它是由許多片兩面有波紋的不鏽鋼組成,每一片薄板的兩面分別引入需冷卻的麥芽汁和冷卻劑。冷卻時間通常為 1-2h 。麥芽汁冷卻結束後,可用無菌壓縮空氣將薄板冷卻器中的麥芽汁頂出。整個冷卻操作,要防止外界雜酒污染。

對於冷凝固物的去除,本設計採用自然沉降法,這種沉降從添加酵母開始,經發酵直至貯酒結束,分段依靠冷凝固物的自然析出和沉澱,而將冷凝固物分離除去。其中大量的冷凝固物是在酵母添加槽中被除去的。

麥芽汁通氧

在啤酒發酵過程中,前期是有氧呼吸,主要是酵母細胞的增殖,後期則是厭氧發酵,酵母細胞利用麥芽汁中的營養成分生成酒精、雜醇油和有機酸等。

在6℃以下,對12°P冷麥芽汁通入無菌空氣使之飽和溶解,在通常情況下,溶解氧達到8mg/L就可滿足酵母增殖需要。溶解氧不足,會阻滯酵母的增殖,導致發酵緩慢,發酵不完全;溶解氧量太高,發酵過於旺盛,會消耗大量的還原性物質。使用薄板冷卻器冷卻麥芽汁的,需在麥芽汁出口管道中安裝文丘里管,用來對麥芽汁充氧。用於充氧的空氣必須經過無菌處理。

啤酒酵母的擴大培養

①實驗室擴大培養階段

(1)斜面試管 一般為工廠自己保藏的純粹原菌或由科研機構和菌種保藏單位提供。

(2)富氏瓶(或試管)培養 富氏瓶或試管裝入10mL優級麥汁,滅菌、冷卻備用。接入純種酵母在25~27℃保溫箱中培養2~3天,每天定時搖動。平行培養2~4瓶,供擴大時選擇。

(3)巴氏瓶培養 取500~1000mL的巴氏瓶(也可用大三角瓶或平底燒瓶),加入250~500mL優級麥汁,加熱煮沸30min,冷卻備用。在無菌室中將富氏瓶中的酵母液接入,在20℃保溫箱中培養2~3天。

(4)卡氏罐培養  卡氏罐容量一般為10~20L,放入約半量的優級麥汁,加熱滅菌30min後,在麥汁中加入1L無菌水,補充水分的蒸發,冷卻備用。再在卡氏罐中接入1~2個巴氏瓶的酵母液,搖動均勻後,置於15~20℃下保溫3~5天,即可進行擴大培養,或可供1000L麥汁發酵用。

②生產現場擴大培養階段

卡氏罐培養結束後,酵母進入現場擴大培養。啤酒廠一般都用漢生罐、酵母罐等設備來進行生產現場擴大培養。

(1)麥汁殺菌 取麥汁200~300L加入殺菌罐,通入蒸汽,在0.08~0.10MPa汽壓下保溫滅菌60min,然後在夾套和蛇管中通入冰水冷卻,並以無菌壓縮空氣保壓。待麥汁冷卻至10~12℃時,先從麥汁殺菌罐出口排出部分沉澱物,再用無菌壓縮空氣將麥汁壓入漢生罐內。

(2)漢生罐空罐滅菌 在麥汁殺菌的同時,用高壓蒸汽對漢生罐進行空罐滅菌1h,再通無菌壓縮空氣保壓,並在夾套內通冷卻水冷卻備用。

(3)漢生罐初期培養  將卡氏罐內酵母培養液以無菌壓縮空氣壓入漢生罐,通無菌空氣5~10min。然後加入殺菌冷卻後的麥汁,再通無菌空氣10min,保持品溫10~13℃,室溫維持13℃。培養36~48h左右,在此期間,每隔數小時通風10min。

(4)漢生罐旺盛期培養 當漢生罐培養液進入旺盛期時,一邊攪拌,一邊將85%左右的酵母培養液移植到已滅菌的一級酵母擴大培養罐,最後逐級擴大到一定數量,供現場發酵使用。

(5)漢生罐留種再擴培 在漢生罐留下的約15%左右的酵母培養液中,加入滅菌冷卻後的麥汁,待起發後,準備下次擴大培養用。保存種酵母的室溫一般控制在2~3℃,罐內保持正壓(0.02~0.03MPa),以防空氣進入污染。在下次再擴培時,漢生罐的留種酵母最好按上述培養過程先培養一次後再移植,使酵母恢復活性。
漢生罐保存的種酵母,應每月換一次麥汁,並檢查酵母是否正常,是否有污染、變異等不正常現象。正常情況下此種酵母可連續使用半年左右。

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