麦汁制备工艺要点浅析
麦汁制备是啤酒生产过程中的重要环节。为保证啤酒发酵的顺利进行,通过糖化工序将麦芽中的非水溶性组分转化为水溶性物质,即将其转变为能被酵母利用的可发酵糖和营养物质。所以麦汁制备是发酵的重要前提和基础。麦汁质量的好坏,将影响最终产品啤酒的风味稳定性、生物稳定性和胶体稳定性。
制备麦汁是一个系统工程,涉及多方面理论知识和实践经验。本文从工艺角度出发,对麦汁制备的几方面要点进行简要分析。
一、控制好麦汁制备各阶段的温度、pH及时间
从原料麦芽、水、酒花等得到定型麦汁,其过程中包括一系列的物理、化学变化,各种物理、化学反应的进行都需要适宜的条件,其中最重要的因素有温度、pH、催化剂(主要为各种酶系),而催化剂的最适催化条件也主要取决于温度、pH。因此,控制好麦汁制备各阶段的温度、pH尤为重要。另外,这一系列反应相互联系、相互制约,某一反应的产物可能是另一反应的底物,后一反应的进行可能反馈调节前一反应的进行。因此,为了得到组分稳定一致且符合要求的麦汁,就必须控制好各阶段的时间。
1、控制辅料糊化、液化时的温度、pH及时间
本公司使用大米、玉米淀粉作辅料,大米的糊化温度在80-85℃之间,玉米淀粉的糊化温度在68-78℃之间。我公司使用耐高温α-淀粉酶进行液化,控制糊化醪pH5.7-6.2,分别在90℃与95℃保温一定时间,使耐高温α-淀粉酶迅速将已糊化的辅料分解为低分子糊精。然后与麦芽醪合醪,合醪后耐高温α-淀粉酶仍然能够继续作用。
2、控制蛋白质休止时的温度、pH及时间
麦芽蛋白在蛋白酶的作用下分解为高分子氮、中分子氮和低分子氮,最终分解为氨基酸。蛋白酶系中的内肽酶、羧肽酶的最适条件均偏酸性。蛋白质的最适分解温度在45-55℃之间。在45℃休止时,会形成大量的低分子多肽,供酵母繁殖和发酵;在55℃休止时,会形成高分子蛋白分解物,可溶性高、中分子氮含量增多,有利于啤酒的泡沫。蛋白质休止时间过短,麦汁中低分子氮含量少,不利于酵母繁殖和发酵,而时间过长,高、中分子氮含量过少,不利于啤酒的泡沫和酒体。
3、控制糖化温度、pH
麦芽中各种主要酶系的最适pH一般都较糖化醪的pH值低,所以常调节糖化醪的pH在5.4-5.6左右。温度在53-62℃之间时,有利于β-淀粉酶的作用,形成大量麦芽糖,发酵液的发酵度较高;温度在65-70℃之间时,有利于α-淀粉酶的作用,β-淀粉酶的作用相对减弱,糊精生成量相对增多,麦芽糖生成量相对减少,发酵液的发酵度较低。在较低温度下糖化,有利于提高发酵度,在较高温度下糖化,有利于降低发酵度。
4、控制洗糟水温度、pH
洗糟水温度低麦汁易混浊,影响过滤速度。温度高不利于α-淀粉酶的活力,不利于糊化后淀粉的进一步分解,这对提高原料利用率不利,还会洗出不良物质,增强麦汁的氧化作用,加深麦汁的色度。若pH大于6.0,多酚和苦味物质容易洗出,影响麦汁组成和煮沸时蛋白质的絮凝。pH小于5.0,细微蛋白质胶体粒子析出,影响啤酒口味。
5、控制煮沸锅满量麦汁pH
当麦汁pH较低时,酒花苦味更细腻、更纯正,而且可以提高啤酒微生物稳定性。pH为5.2时,对蛋白质-多酚复合物的析出有利。但较低的pH会导致酒花利用率下降,煮沸时酒花的添加量就要加大。本公司控制煮沸锅满量麦汁pH5.2-5.5。
二、控制麦汁浊度
混浊麦汁中的脂肪酸、蛋白质、淀粉、糊精等含量高,会导致碘值升高、煮沸蛋白质絮凝差、回旋沉淀槽澄清效果差以及麦汁组成不合理,从而影响发酵、成品酒泡沫和风味、非生物稳定性等一系列问题。
降低过滤麦汁浊度的控制要点包括:
1、麦汁回流时间控制为10-15分钟,以麦汁清亮为准。
2、原麦汁过滤时,要控制合适的阀门开度。开度过大槽内静压力不稳、夹底麦汁易抽空,易引起糟层板结;开度过小混浊麦汁不能及时抽出。一般过滤开始时将过滤阀门开度控制的小一些,当过滤清亮稳定后逐步开大稳定开度。
3、当麦汁降到糟层表面1-2厘米时是加洗糟水的最佳时机。过晚糟层形成空隙产生阻塞降低洗糟效果,且空气进入麦糟中引起多酚氧化聚合,会增加浊度。
4、耕刀的底部与过滤槽假底的最小距离为6-8厘米,不得低于5厘米,防止小颗粒物质渗入底部3-5厘米的过滤层,引起麦汁混浊和堵塞滤隙而导致过滤困难。
5、尽量自上而下地耕糟,不要固定在底部或中部,可以从糟层表面到底部不断形成麦汁滤隙。且耕糟过程不能推糟。
三、控制热负荷
糖化热负荷影响着啤酒风味物质的母体数量,过高的热负荷会使麦汁色度加深,产生焦糊味等,同时浪费蒸汽,反之,热负荷越低的麦汁,酿造的啤酒口味就越纯净、新鲜,风味越稳定。因此,在制备麦汁的过程中要尽量减小热负荷。
控制热负荷主要包括:
1、保障麦汁制备过程中设备的无故障运行和操作的准确性和稳定性,使各恒温段时间和倒醪时间按工艺要求执行,不能因故障和错误而延长时间。
2、控制麦汁过滤时间≤150分钟。
3、控制暂存时间≤90分钟。
4、控制麦汁预热时间≤25分钟。
5、控制麦汁煮沸时间≤60分钟,煮沸强度6-7%。
6、煮沸锅加热蒸汽与麦汁温差≤25℃。较高的温差将会导致表层的沸腾,使热能传递到麦汁内受到限制。剧烈的加热从经验上来说会造成焦糊和在加热表面上快速结垢。
7、控制回旋沉淀槽静止时间15-25分钟。
8、控制麦汁冷却时间≤60分钟。
四、控制氧负荷
氧在啤酒酿造过程起非常重要作用,啤酒老化本质是酿造过程基态氧在金属离子(铁、铜离子)的催化作用下产生超氧、过氧自由基和羟基自由基,自由基氧化啤酒中老化前驱物质,生成各种羰基化合物,产生老化味。麦汁制备过程应控制原料、麦汁与氧接触,降低氧负荷。
控制氧负荷主要包括:
1、醪液进料隔氧,降低醪液与空气的接触。
2、控制糖化设备搅拌速度。休止、糖化期间不开搅拌,进醪、合醪、送醪期间搅拌线速度<3m/s。
3、从底部进醪或者温和地从侧面进醪。使用大流量泵,并温和地传送醪液,将产生气室的可能降到最低,控制传送结束阶段,避免吸入空气,操作时关闭人孔,选用最短的管路和最少的弯头。
4、麦汁回流时,避免醪液再次进入时高于麦糟表面。
5、采用连续洗糟,避免洗糟过程中糟层板结。
6、排糟后确保残留麦糟保持最低量,假底处残留的麦糟、堆积在耕刀轴中央的麦糟将造成氧化和影响口感和风味稳定性。
7、回旋沉淀槽进麦汁前二氧化碳保护。
五、辅助用酶制剂的使用
如果啤酒生产使用的麦芽质量不好,单靠麦芽本身所含的酶难以完成糖化时,或增加辅料用量减少麦芽量而出现酶量不足时,往往要添加一些酶制剂弥补缺陷,解决糖化不完全、麦汁浊度高、过滤速度慢、发酵度低、口感差等问题。制备麦汁时添加的酶制剂主要包括:
1、耐高温α-淀粉酶:
在高温条下,淀粉易吸水膨胀,细胞壁容易破坏,采用耐高温α-淀粉酶,在高温下酶活力加剧,使淀粉糊化和液化交替进行相互促进、协调,使淀粉粘度下降,淀粉液化成糊精。
2、β-淀粉酶:
其作用主要是将糊精转化为麦芽糖,增加麦汁中可发酵糖的含量。
3、糖化酶:
又称葡萄糖淀粉酶,它能将淀粉从非还原性末端水解α-1,4-葡萄糖苷键,产生葡萄糖,也能缓慢水解α-1,6-葡萄糖苷键,转化为葡萄糖。一般用于生产干啤酒时提高发酵度。
4、普鲁兰酶:
普鲁兰酶能水解淀粉和糊精中的支链α-D-1,4-葡萄糖苷键的直链低聚糖。由于α-淀粉酶和β-淀粉酶对支链淀粉不起作用,这使得麦汁中存在一定量的界限糊精,界限糊精酶的最佳作用温度是55-60℃,失活温度是65℃,而外加普鲁兰酶在65℃时仍有较好的活性,能起到提高发酵度的作用。所以,该酶可与糖化酶或者β-淀粉酶一起使用,生产高麦芽糖浆。
5、半纤维素酶:
半纤维素亲水性极强,它是造成麦汁过滤困难,不易被洗糟水渗透的主要原因,它使麦汁吸附于麦糟中,从而降低了麦汁收得率。在发芽中,由于麦芽本身所含半纤维素酶活力极小,所以皮壳细胞中的半纤维素只有少部分被分解。因此,胚乳细胞内容物不易充分释放,一定程度上影响了各类酶系的作用效果,造成原料利用率的降低。在啤酒复合酶中复合半纤维素酶,能充分释放麦芽中的各类酶活力,降低半纤维素的持水力,提高过滤速度,过滤后麦糟更干,从而提高麦汁收得率。
6、β-葡聚糖酶:
溶解不良的麦芽只有不到35%的β-葡聚糖被分解。β-葡聚糖造成麦汁体粘度过高,使麦汁过滤和啤酒过滤困难,严重的还会造成啤酒混浊沉淀。使用β-葡聚糖酶,有效地降低了糖化醪中的β-葡聚糖含量,降低麦汁粘度,提高过滤速度和麦汁清亮度,同时改善了啤酒的过滤性能,提高了啤酒的非生物稳定性;但是添加量过高,会导致麦芽细胞壁过度溶解,造成麦芽中单宁过多溶出,造成口味问题。
7、木瓜蛋白酶:
具有降解蛋白质成小肽和氨基酸的作用。糖化时加入木瓜蛋白酶可有效提高麦汁中α-氨基氮含量;使用过量,会导致高分子蛋白含量下降,引起泡沫问题。
8、中性蛋白酶:
能水解蛋白质分子中的肽键,最终产物为肽类和氨基酸,是糖化中常用的酶制剂;使用过量,会导致高分子蛋白含量下降,引起泡沫问题。
当然,要制备出质量优异的麦汁,仅做到以上几方面工艺要点是远远不够的,还需要有全面的工艺、先进的设备、稳定的操作做为支持。只有把握好每一个细节,才能制备出优良的麦汁,进而酿造出优质的啤酒。
参考文献:《啤酒酿造手册》

