（輕工技術(shù)與工程專業(yè)論文）小麥芽在啤酒高濃釀造中的應(yīng)用研究.pdf

摘要 摘要 由于中國啤酒生產(chǎn)的現(xiàn)實問題，為了降低啤酒的生產(chǎn)成本，本論文對利用小麥麥芽 進行高濃釀造生產(chǎn)啤酒的各個工藝環(huán)節(jié)進行了系統(tǒng)研究，并在年產(chǎn)1 0 萬噸的啤酒企業(yè) 中進行了實際應(yīng)用，取得良好的效果。本論文研究取得的主要結(jié)論如下： 首先通過比較各種輔料的性質(zhì)與質(zhì)量，最終在保持啤酒口味和理化指標一致的基礎(chǔ) 上，確定了小麥麥芽的添加比例為麥芽量的1 0 。 其次對使用小麥麥芽后的糖化工藝條件進行了研究，糖化采用低溫3 7 c 進行投料， 5 0 蛋白質(zhì)休止5 0 m i n ，糖化每批添加0 。8 l 復(fù)合戊聚糖酶，煮沸鍋加0 5 k g 卡拉膠，煮 沸結(jié)束前2 0 m i n 添加糖漿，生產(chǎn)的麥汁各項指標符合公司內(nèi)控質(zhì)量標準。 接著確定了小麥麥芽進行高濃釀造的發(fā)酵工藝條件，采用1 0 低溫發(fā)酵，滿罐時 酵母細胞數(shù)為2 4 5 2 5 5 1 0 6 個m l ，至外觀糖度降至4 2 4 4 0 p 時封罐，雙乙酰降到o 0 9 m g l 開始降溫，3 d 內(nèi)將溫度降到0 1 ，貯酒7 d 以上濾酒。濾酒時添加3 0 0 m g l 硅 膠，1 2 0 m g lp v p p ，成品啤酒的非生物穩(wěn)定性達到6 個月左右。成品啤酒的各項指標正 常，添加小麥麥芽后的啤酒泡持性和口感較好。 使用小麥麥芽進行1 6 0 p 高濃釀造生產(chǎn)后，與原先的1 4 5 0 p 麥汁釀造相比，每個月 多投1 5 罐次的酒液，能多生產(chǎn)約6 5 0 噸1 0 0 p 成品酒，噸酒生產(chǎn)成本降低1 8 元。2 0 0 8 年共生產(chǎn)該品種啤酒9 萬噸，降低了生產(chǎn)成本1 6 2 萬元，并在旺季增加產(chǎn)量4 0 0 0 多噸 啤酒。 關(guān)鍵詞：小麥麥芽，高濃釀造，生產(chǎn)成本，啤酒質(zhì)量 a b s t r a c t a b s t r a c t t h ep r o c e s s i n go fh i g hb r e w i n gw i t l lw h e a tm a l tw a sr e s e a r c h e ds y s t e m a t i c a l l yi nt h i s t h e s i s ，i no r d e rt or e d u c et h eb e e rp r o d u c t i o nc o s to w i n gt ot h er e a l i t yo fb e e rb r e w i n gi n c h i n a i tw a sb r e w e di n t h eb r e w e r yw i t h10 0t h o u s a n dt o nc a p a c i t ya n dw i t l l g o o d a p p l i c a t i o nr e s u l t n em a i nc o n c l u s i o n sw e r ea sf o l l o w s ： i tw a sc o m p a r e dt h a tt h ec h a r a c t e r i s t i ca n dq u a l i t yo fa l lk i n d so fa d j u n c tf i r s t l y i tw a s c o n f i r m e dt h a tt h er a t i oo fw h e a tm a l tw a su s e da s10 o fm a l ta m o u n tf i n a l l y , w i t ht h es a m e b e e rt a s t ea n dp h y s i c a la n dc h e m i c a li n d e x t h e nt h em a s h i n gc o n d i t i o nw a sr e s e a r c h e dw i t hu s a g eo fw h e a tm a l t n l er a wm a t e r i a l w a sp u ti n t ov e s s e la tl o wt e m p e r a t u r eo f3 7 a n dw a sk e p ta t5 0 f o r5 0m i nf o rp r o t e i n d e g r a d a t i o n 1 1 1 ec o m p l e xx y l a n a s ew a sa d d e dw i t h0 8l i t e ri ne a c hm a s h i n gv e s s e l t h e c l a r i f i c a t i o na g e n tw a sa d d e dw i t h0 5k gi ne a c hb o i l i n gv e s s e la n dt h es y r u pw a sa d d e d2 0 m i n u t eb e f o r eb o i l i n gf i n i s h e d t h eq u a l i t yo ff i n i s h e dw o r tw a sm e tw i t ht h ec r i t e r i o no f c o m p a n y a tl a s tt h ef e r m e n t a t i o nc o n d i t i o no fh i g hb r e w i n g 嘶mw h e a tm a l tw a sc o n c l u d e d 1 1 1 e f e r m e n t a t i o nt e m p e r a t u r ew a s1 0 t h ey e a s tn u m b e rw a s2 4 5 2 5 5m i l l i o n m lw h e nt h e f e r m e n t a t i o nt a n kw a sf u uw i t hw o r t t h et a n kw a ss e a l e dw h e nt h ea p p a r e n ta r e n u a t i o nw a s d e c r e a s e db y4 2 4 4 鬯t h et e m p e r a t u r eo ff e r m e n t a t i o nt a n kw a sd e c r e a s e dt o0 一1 i i l 3 - d a yw h e nt h ed i a c e t y lc o n t e n tw a sl e s st h a n0 0 9m g l i tw a ss t a r t e dt of i l t r a t i o nw h e nt h e b e e rw a ss t o r e da f t e r7 - d a y t h es i l i c aa n dp v p pw a sa d d e dd u r i n gf i l t r a t i o nw i t h3 0 0 m g l a n d12 0m g m ，r e s p e c t i v e l y n l en o n - b i o l o g i c a ls t a b i l i t yo ff i n a lb e e rw a sr e a c h e da b o u t6 m o n t h t h ef o a mr e t e n t i o na n dm o u t ht a s t eo ft h eb e e rw i t hw h e a tm a l tw a sb e r e rt h a nt h e c o n t r o lb e e r c o m p a r e dw i t ht h ec o n t r o lp r o d u c t i o no f14 5o pb r e w i n g ，t h eb e e ro f1 5t a n k sw i t h w h e a tm a l th i 曲b r e w i n gw a sm o r ep e rm o n t ha n dt h ef i n a lb e e ro f10 0 pw a sm o r et h a n6 5 0 t o np e rm o n t h t h ep r o d u c t i o nc o a s tw a sd e c r e a s e db y18y u a np e rt o n 1 1 1 i st y p eo fb e e rw a s p r o d u c e da b o u t9 0t h o u s a n dt o ni n2 0 0 8i no u rc o m p a n y , t h e nt h ep r o d u c t i o nc o s tw a ss a v e d a b o u t16 2 0t h o u s a n dy u a n t h eb e e ro u t p u tw a si n c r e a s e dm o r et h a n4t h o u s a n dt o ni nt h eh o t s e a s o n k e yw o r d s ：w h e a tm a l t ，h i g hb r e w i n g ，p r o d u c t i o nc o s t ，b e e rq u a l i t y i i 獨創(chuàng)性聲明 本人聲明所呈交的學位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)t 進, f t 的研究工作及取 得的研究成果盡我所知，除了文中特別加以標注和致謝的地方外，論文 中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含本人為獲得江南 大學或其它教育機構(gòu)的學位或證書而使用過的材料與我一同工作的同志 對本研究所做的任何貢獻均已在論文中作了明確的說明并表示謝意 簽名： 關(guān)于論文使用授權(quán)的說明 本學位論文作者完全了解江南大學有關(guān)保留、使用學位論文的規(guī)定： 江南大學有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤，允 許論文被查閱和借閱，可以將學位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫 進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編學位論文， 并且本人電子文檔的內(nèi)容和紙質(zhì)論文的內(nèi)容相一致 保密的學位論文在解密后也遵守此規(guī)定 簽名：導(dǎo)師張丕而 日 期： 塑塑：! ：! 望 第一章緒論 第一章緒論 1 1 啤酒高濃釀造概況 近年來隨著啤酒消費需求的日益增長和產(chǎn)量的不斷擴大，高濃釀造工藝正在被越來 越多的啤酒生產(chǎn)廠家所采用。高濃釀造過程采用高濃麥汁糖化、發(fā)酵，最后加水( 脫氧) 稀釋生產(chǎn)方式，可有效降低糖化車間用水量，不用增加糖化、發(fā)酵和儲存設(shè)備即可滿足 產(chǎn)量增加的需要。高濃釀造使啤酒口味更加淡爽，同時可以提高啤酒的非生物穩(wěn)定性【1 1 。 缺點是降低啤酒泡沫穩(wěn)定性【2 捌，可以通過添加泡沫穩(wěn)定劑解決；高濃度麥汁酵母降糖速 率明顯降低，采用二次充氧比一次充氧能夠顯著提高啤酒發(fā)酵度，并縮短發(fā)酵時間【4 1 。 近年來隨著大麥芽價格持續(xù)上揚，國產(chǎn)大麥價格也持續(xù)上漲，作為啤酒經(jīng)典輔料的大米 的價格也已漲到了歷史最高水平。使用合適的替代品降低原輔料壓力及成本是解決大麥 原料短缺的有效途徑。目前最直接有效的方法就是使用啤酒糖漿作為生產(chǎn)輔料。使用啤 酒用糖漿有很多優(yōu)點：可直接添加于煮沸鍋中，工藝簡單，使用方便；易實現(xiàn)高濃度發(fā) 酵，尤其在生產(chǎn)旺季高峰時期可加實現(xiàn)擴產(chǎn)；由于啤酒用糖漿的還原糖含量穩(wěn)定，使用 糖漿有利于發(fā)酵度控制，易于控制麥汁濃度，減少因麥芽質(zhì)量波動對啤酒質(zhì)量的影響， 生產(chǎn)出的啤酒色澤淺、口味清爽，質(zhì)量穩(wěn)定【5 , 6 1 。 1 2 小麥芽在啤酒高濃釀造中的應(yīng)用 啤酒國家標準g b 4 9 2 7 2 0 0 1 中規(guī)定，小麥啤酒是以小麥麥芽為主要原料( 占總 原料的4 0 p a 上) ，采用上面發(fā)酵或下面發(fā)酵酵母釀制而成的啤酒，具有小麥麥芽的香 味，其它指標應(yīng)符合淡色或濃色、黑色啤酒的技術(shù)要求。而在成品中含有一定量的酵母 菌或膠體物質(zhì)，濁度大于2 0 e b c ，具有新鮮感或特殊風味的啤酒則被稱為混濁型啤酒， 混濁型小麥啤酒便是其中一種1 7 】。 近年來，受全球性啤酒大麥短缺的影響，大麥芽價格一路攀升。我國有許多小麥品 種，國產(chǎn)白小麥在產(chǎn)量及抗逆性方面都明顯優(yōu)于大麥，故將小麥芽應(yīng)用于啤酒釀造勢必 能緩解大麥芽供應(yīng)緊張的局面，可明顯降低生產(chǎn)成本【8 】。 同時啤酒生產(chǎn)證明小麥麥芽既能做糖化劑又能提高啤酒泡沫性能【8 1 ，可解決大麥芽 高濃釀造帶來的泡沫差的問題。 1 2 1 國內(nèi)外小麥芽應(yīng)用于啤酒釀造的研究進展 德國是小麥啤酒的發(fā)源地，并且一經(jīng)正式鑒定便迅速發(fā)展起來。至1 j 1 9 9 1 年，巴伐利 亞的小麥啤酒產(chǎn)量占2 3 5 ，幾乎與比爾森啤酒產(chǎn)量一樣。目前，德國的小麥啤酒約占 全國啤酒產(chǎn)量的l 5 以上，其中最負盛名的小麥啤酒為柏林白啤酒、巴伐利亞小麥啤酒。 德國的小麥啤酒只使用上面酵母發(fā)酵，一般情況如表1 1 所示。8 0 年代初，居世界啤酒 產(chǎn)量之首的美國也開始了小麥啤酒的研究和生產(chǎn)。美國著名的啤酒制造商a n c h o r 公司先 后推出了它的小麥啤酒。近年來，比利時和日本也開始生產(chǎn)各具特色的小麥啤酒。 我國對小麥啤酒的研制是從1 9 8 5 年后才開始，當時，煙臺啤酒廠在德國釀酒專家 江南大學工程碩士學位論文 羅伯特克利策先生的指導(dǎo)下開始產(chǎn)品的研究，并于1 9 8 7 年通過了山東省科委的鑒定， 成為我國第一個采用小麥芽釀制啤酒的廠家。隨后，黑龍江省的綏芬河啤酒廠開始了用 小麥芽釀酒的研究，并把小麥芽用于干啤生產(chǎn)中，取得了成功。稍后，北京啤酒廠、蘭 州前河啤酒廠、大連啤酒廠等都完成了該項目的研究，生產(chǎn)出各種各樣的小麥啤酒【l o 】。 表1 1 德國小麥啤酒生產(chǎn)情況一覽表忉 t a b l e1 1s c h e d u l eo fw h e a tb e e ri ng e r m a n y 近年來，國內(nèi)一些啤酒廠基于降低成本的目的，在小麥芽替代部分大麥芽的啤酒生 產(chǎn)應(yīng)用方面進行了一些嘗試，用小麥芽生產(chǎn)普通啤酒也越來越普遍。在小麥芽限量添加 的情況下( 2 5 以內(nèi)) ，只要配方設(shè)計合理，充分利用各種原料在理化指標和感觀指標上 的互補性，可最大限度的貼近傳統(tǒng)配方的風格【8 】。目前啤酒廠多用大米為輔料，麥汁濃 度也在1 1 0 p 以下o 。1 1 1 。 1 2 2 小麥芽的釀造特性 小麥麥芽由于其結(jié)構(gòu)和化學成分與啤酒大麥芽有著明顯的差異，因而具有自身的釀 造特性。 小麥麥芽具有的優(yōu)點主要表現(xiàn)在：含有豐富的淀粉酶，糖化力大大高于大麥芽，可 補充大麥芽酶活力之不足；小麥淀粉更易糊化；小麥芽中糖蛋白含量高，從而有利于啤 酒的泡沫性能；小麥芽中含有相對較高的可溶性氮，有利于啤酒發(fā)酵及雙乙酰等發(fā)酵有 害物質(zhì)控制；無水浸出率較大麥麥芽高5 左右【8 , 1 0 - 1 1 】。 小麥麥芽也具有一些缺點，主要是小麥麥芽沒有皮殼，糖化過程容易結(jié)團，過濾時 缺乏疏松的濾層，糖化醪過濾時會遇到困難：小麥麥芽的溶解度一般較大麥麥芽低，表 現(xiàn)為小麥麥芽的粗細粉差偏高；蛋白質(zhì)含量較高，其中的谷蛋白可引起大量的混濁，造 成麥汁混濁，啤酒的穩(wěn)定性差；葡聚糖含量高，過濾困難【8 , 1 0 - 1 1 】。 1 2 3 小麥芽在釀造中的應(yīng)用方式1 9 1 到目前為止，小麥芽在釀造中應(yīng)用基本有以下三種方式： 以小麥芽為主要原料釀制啤酒，一般要求小麥芽用量至少占到總原料的5 0 ，這類 啤酒稱為小麥啤酒或白啤酒。目前，我國剛修訂的啤酒標準草案中規(guī)定：小麥芽用 第一章緒論 量在4 0 以上釀制成的啤酒，可稱為小麥啤酒。 以小麥芽為輔助原料釀制啤酒，這類啤酒的小麥芽用量一般為1 0 4 0 之間，采用了 大麥芽、小麥芽、大米為原料，以下面酵母發(fā)酵而成的一種新型啤酒。國外新型的有采 用2 0 左右小麥芽釀制的發(fā)酵啤酒，即下萊茵的老啤酒( a l t b i e r ) 和科隆范圍內(nèi)的克爾施 啤酒。作為一種改良劑在以大麥芽為主的啤酒釀造中摻入小麥芽，提高啤酒醇厚性和泡 沫特性。如日本的麒麟啤酒公司即采用了此種工藝，小麥芽用量一般在1 0 內(nèi)。 1 2 4 小麥芽在釀造中關(guān)鍵問題的解決 1 2 4 1 麥汁過濾問題 小麥芽引起過濾問題的原因有- - ：其一是無皮殼，導(dǎo)致自然濾層減少，通透性變差。 其二是小麥胚乳細胞壁主要為粘度較大的戊聚糖所構(gòu)成，難以降解，導(dǎo)致麥汁粘度增大。 在購買麥芽時，首先應(yīng)選擇協(xié)定法麥汁過濾速度較快者。 采用增濕粉碎，并調(diào)整輥間距為0 3 0 3 5 t u r n ，盡量保持種皮完整，有助于形成自然 濾層，增濕后麥溫最好能達到3 5 3 7 - c t s 。 在下料時添加復(fù)合酶制劑。試驗【1 3 】證明，通過添加糖化復(fù)合酶可有效縮短麥汁過 濾時間，增加氨基氮含量，提高泡沫。 1 2 4 2 麥汁濁度的解決 小麥芽蛋白質(zhì)高，控制不好容易引起麥汁濁度問題。麥汁渾濁會影響酵母生長、啤 酒過濾、硅藻土用量、非生物穩(wěn)定性、啤酒感觀。要控制麥汁濁度，首先仍要先從小麥 芽本身控制，選擇協(xié)定法麥汁濁度低者，至少要在4 e b c 以下，目測應(yīng)澄清透明，盡量 給后道工序減少負擔。 盡管如此，加小麥芽的麥汁經(jīng)煮沸后仍大大加重渾濁度。目前廣泛采用在麥汁煮沸 中加卡拉膠的方法，可將凝固物有效去除【8 】。 通過添加聚糖化復(fù)合酶可解決小麥芽增量后麥汁過濾和麥汁濁度問題，可有效縮短 麥汁過濾時間，增加僅氨基氮含量，提高泡沫【1 4 】。 1 2 4 3 非生物穩(wěn)定性問題的解決 加小麥芽后，麥汁敏感蛋白質(zhì)含量提高，應(yīng)設(shè)法去除，否則會影響啤酒的非生物穩(wěn) 定性【l5 1 。麥汁煮沸中加卡拉膠將大分子蛋白質(zhì)予以去除；貯存期或過濾前、過濾中增加 硅膠添加量【1 4 】；于啤酒過濾中流加單寧酸。 1 2 5 小麥啤酒的香味特征【7 】 消費者青睞小麥啤酒的主要原因就是這種啤酒的特征易于察覺，如起泡性和掛杯性 好，殺口力強；獨特香味：口味柔和豐滿，苦味強度不高等。小麥啤酒的香味分中性香 味、酯香味、酚香味和酵母香味四種。典型香味特征見表1 2 。人們在對一些風味品評 得分結(jié)果很高的小麥啤酒進行分析后發(fā)現(xiàn)，這些啤酒除了乙酸乙酯含量為3 5 m g l 、 乙酸乙酯含量為2 6 - , - 4 5m g i l 、4 一乙烯愈瘡木酚含量為2 1 3 5m g l 之間外，其口味特 征均為非硫味或非霉味的中性或舒適香味。 江南大學工程碩士學位論文 表1 - 2 小麥啤酒的香味 t a m e1 2a r o m ao fw h e a tb e e r 香味類型 香味特征 中性香味類型 酚香味類型 酯香味類型 酵母味 舒適的4 乙烯愈瘡木酚( 丁香) ，不舒適的酚味( 硬、苦和藥味) 典型上面發(fā)酵味；舒適的酯香味；不正常的酯味 中性：舒適的酵母味；硫味；霉味；自溶味 1 3 課題背景和研究目的 青島啤酒四廠因發(fā)酵能力限制，如能使用糖漿進行高濃釀造，既提高產(chǎn)能又降低成 本。但輔料比越高，必然會帶來氮源等營養(yǎng)物質(zhì)缺乏及泡持性差等問題。小麥芽的蛋白 質(zhì)含量高，糖化力達4 0 0 w k 以上，用小麥芽代替部分大麥芽進行高濃釀造，恰好可以 彌補上述問題。而且小麥芽來源廣且成本較低，因此本課題研究對提高產(chǎn)能，降低成本 具有實際意義。 在保證成品酒質(zhì)量、口味的前提下，確定小麥芽使用比例及糖化工藝，并且研究對 酵母及發(fā)酵過程的影響，選擇合理的濾酒工藝，保證成品酒的保質(zhì)期是本課題研究的重 要內(nèi)容。 另外小麥芽對啤酒的抗老化能力及對啤酒口味的影響也是本論文研究的重點。 1 4 主要研究內(nèi)容 1 高濃釀造工藝的研究； 2 小麥芽使用比例的確定； 3 小麥芽高濃釀造產(chǎn)品質(zhì)量的影響； 4 、小麥芽高濃釀造的經(jīng)濟效益分析。 第二章使用小麥芽進行高濃釀造的糖化工藝研究 第二章使用小麥芽進行高濃釀造的糖化工藝研究 2 1 前言 糖化是啤酒釀造的重要工藝過程，通過麥芽中各種水解酶以及水和熱力的作用，麥 芽及輔料中高分子儲藏物質(zhì)逐步分解并溶于水中。 小麥麥芽質(zhì)量( 取決于小麥品種和制麥工藝) 應(yīng)注重控制其蛋白質(zhì)含量和蛋白溶解 度，蛋白過度溶解對小麥啤酒的風味穩(wěn)定性不利。小麥與大麥所含戊聚糖總量相差不多， 但小麥中可溶性戊聚糖量高于大麥芽，在糖化過程中將會提高麥汁的粘度，直接導(dǎo)致麥 汁過濾困難的主要因素之一。小麥和小麥芽中含有降解戊聚糖和b 葡聚糖的內(nèi)切 一( 1 ，4 ) p 木聚糖酶和內(nèi)切( 1 ，3 ) ( 1 ，4 ) p 葡聚糖酶，但活力較低，只有大麥1 拘1 5 左右。 本章首先將小麥芽用于啤酒高濃釀造的麥汁與常規(guī)高濃釀造糖化麥汁進行比較分 析，最終研究確定了小麥芽在高濃釀造中的較佳的使用比例，接著通過考察小麥高濃麥 汁中蛋白質(zhì)、戊聚糖等的降解情況，確定了較佳的糖化配方及工藝。 2 2 材料與方法 2 2 1 主要原料 大麥芽加麥k e n d a l l ，澳麥b a u d i n ，法麥e s t e r e l ，青島啤酒麥芽廠 小麥芽歐麥保定有限公司，軟質(zhì)白小麥 糖漿山東諸城東曉生物工程有限公司 2 2 2 主要儀器 粉碎機d l f u w 2 3 0 5 0 ，德國b u h l e r 公司 糖化儀b g t - 8 a ，b i o e r 公司 粘度測定儀德國t h e m oh a a k e 公司 濁度儀 瑞士s i g r i s t 公司 蛋白質(zhì)分析儀f o s s 公司 分光光度計u v - 2 1 0 2 p c 分光光度計，u n i c o 公司 p h 計d e l t a 3 2 0 型，瑞士m e t t l e r 公司 色度計h e l l i g e n e o 公司 啤酒自動分析儀s p 2 型，奧地利a n t o np a a r 公司 電子天平a e g 2 2 0 ，日本s h i m a d z u 公司 高效液相色譜美國w a t e r s 公司 2 2 3 主要試劑及配制 2 2 3 1 顯色劑 稱取分析純磷酸氫二鈉1 0 0 0 9 ，磷酸二氫鉀6 0 0 9 ，茚三酮0 5 0 9 、生化試劑果糖0 3 0 9 于燒杯內(nèi)，混勻，加蒸餾水溶解轉(zhuǎn)移到1 0 0 m l 棕色容量瓶中，并定容至刻度，混合均 江南大學工程碩士學位論文 勻，貯存于棕色試劑瓶中。 2 2 3 2 稀釋溶液 稱取分析純碘酸鉀2 9 用蒸餾水溶解后轉(zhuǎn)移到容量瓶中，加入9 5 ( v v ) 7 , 醇4 0 0 m l ， 用蒸餾水定容至10 0 0 m l ，混合均勻。 2 2 3 3 甘氨酸標準貯備液( 1 0 7 2 9 l ) 稱取分析純甘氨酸解稀釋轉(zhuǎn)移到l o o m l 棕色容量瓶中，并定容至刻度，混合均勻。 2 2 3 4 醋酸醋酸鈉緩沖液( p h = 4 3 士0 1 ) 稱取3 0 9 醋酸，用蒸餾水稀釋定容至1 0 0 0 m l ；稱取3 4 9 醋酸鈉，用蒸餾水溶解定 容至5 0 0 m l ，兩種溶液混勻。 2 2 3 5 氫氧化鈉溶液( 1 m o l l ) 將4 0 9 氫氧化鈉用蒸餾水溶解，并定容至10 0 0 m l 。 2 2 3 6 硫酸溶液( 1 m o l l ) 量取3 0 m l 硫酸緩緩加入1 0 0 0 m l 蒸餾水中，冷卻，混勻。 2 2 3 7 硫代硫酸納標準溶液( 0 1 m o l l ) 稱取2 6 9 硫代硫酸鈉( 或1 6 9 無水硫代硫酸鈉) ，加o 2 9 無水碳酸鈉，溶于1 0 0 0 m l 水中， 緩緩煮沸l(wèi) o m i n ，冷卻，放置兩周后過濾。標定后使用。 2 2 3 8 碘標準溶液( 0 1 m o l l ) 稱取1 3 9 碘及3 5 9 碘化鉀，溶于1 0 0 m l 水中，稀釋至1 0 0 0 m l ，搖勻。 2 2 3 9 費林溶液 甲液：稱取分析純硫酸銅( c u s 0 45 h 2 0 ) 6 9 2 8 9 用蒸餾水定容至1 0 0 0 m l ，用單層中 速濾紙過濾至試劑瓶中保存。 乙液：堿性酒石酸鉀鈉溶液：稱取分析純3 4 6 9 酒石酸鉀鈉、1 0 0 9 氫氧化鈉溶解用 蒸餾水定容至1 0 0 0 m l ，用單層中速濾紙過濾至試劑瓶中保存。 2 2 3 1 0 硼酸指示劑混合液 1 0 0 0 m l 硼酸溶液加1 0 m l 溴甲酚綠( o 1 ) 溶液、7 m l 甲基紅( o 1 ) 溶液，混勻后加 入一滴氫氧化鈉飽和液。 2 2 3 1 1 羧甲基纖維素鈉1 7 , - - 胺四乙酸二鈉溶液( c m c e d t a ) 于5 0 0 m l 水中慢慢加入1 0 0 0 9 羧甲基纖維素( 鈉鹽) 和2 0 0 9 乙二胺四乙酸二鈉鹽， 邊加邊攪拌，在固體全部溶解后，停止攪拌，靜置1 3 h ，將羧甲基纖維素溶液慢慢倒入 1 0 0 0 m l 容量瓶中，用蒸餾水定容至刻度。若溶液粘度較大，可用離心機離心，使溶液 澄清。 2 2 3 1 23 5 綠色檸檬酸鐵銨f e ( n h a ) 3 ( c 6 h s 0 7 ) 2 溶液( 含鐵1 6 ) 稱取3 5 9 綠色檸檬酸鐵銨，加入蒸餾水溶解后轉(zhuǎn)入1 0 0 m l 容量瓶中，用蒸餾水定 容至刻度( 溶液應(yīng)完全澄清) 。 2 2 3 1 3 其它試劑 麥芽糖、麥芽三糖葡、葡萄糖均為色譜純，s i g m a a l d r i c h 化學公司提供。氨基酸分 析緩沖液，美國w a t e r s 公司。 第二章使用小麥芽進行高濃釀造的糖化工藝研究 2 。2 4 主要分析方法 2 2 4 10 【氨基氮【1 6 】 2 2 4 2 糖化力 用麥芽浸出液的糖化酶水解淀粉，生成含有自由醛基的單糖或雙糖：醛糖在堿性碘 液中定量氧化為相應(yīng)羧酸，剩余碘酸化后以淀粉作指示劑，用標準硫代硫酸鈉溶液滴定。 麥芽糖化液的制備 量取2 可溶性淀粉溶液1 0 0 m l ，置于2 0 0m l 容量瓶中，加1 0m l 乙酸乙酸鈉緩 沖溶液，搖勻，在2 0 水浴中保溫2 0 r a i n 。準確加入5 0 0m l 麥芽浸出液，搖勻，在2 0 水浴中準確保溫3 0 m i n ，立即加入l m o l l 氫氧化鈉溶液4m l ，振蕩，終止酶活，用水 定容至刻度。 空白試驗的制備 量取2 可溶性淀粉溶液l o o m l ，置于2 0 0 m l 容量瓶中，2 0 水浴保溫2 0 m i n 后， 加入l m o l l 氫氧化鈉溶液2 3 5 m l ，搖勻，加5 0 0 m l 麥芽浸出液，用水定容至刻度。 碘量法定糖 吸取麥芽糖化液和空白試驗液各5 0 o o m l ，分別置入2 5 0 m l 碘量瓶中，各加入 0 1 m o l l 碘溶液2 5 0 0m l ，l m o l l 氫氧化鈉溶液3 m l 搖勻，蓋好，靜置1 5 m i n 。加1 m o l l 硫酸溶液4 5 m l ，立即用o 1 m o l l 硫代硫酸鈉滴定至藍色失為終點。 2 2 4 3 還原糖f 1 6 】 費林溶液由甲、乙兩種溶液組成，甲液為c u s 0 4 溶液，乙液為氫氧化鈉與酒石酸混 合溶液，平時甲、乙兩種溶液分別貯存，用時等體積混合?；旌蠒r，硫酸銅與氫氧化鈉 反應(yīng)，生成c u ( o i - i ) 2 沉淀。生成深蘭色的酒石酸鉀鈉銅絡(luò)合物。當費林溶液與還原糖共 熱時，酒石酸鉀鈉銅被還原，生成紅色氧化亞銅沉淀，而還原糖的醛基則被氧化為羧基。 達到終點時，稍微過量的還原糖將蘭色次甲基蘭染色體還原為無色的隱色體，而顯示出 氧化亞銅的鮮紅色，因此可以直接在糖液中判斷終點。 2 2 4 4 總氮及蛋白區(qū)分【1 6 】 高分子含氮物質(zhì)在酸性溶液中易為單寧所沉淀，磷鉬酸可同時沉淀高、中分子的含 氮物質(zhì)，低分子含氮物質(zhì)不為上述物質(zhì)所沉淀。由此可測定總氮及沉淀濾液的含氮量， 分別計算三部分含氮物質(zhì)的含量。 2 2 4 5 總多酚 打開分光光度計，調(diào)節(jié)波長至6 0 0 n m ，預(yù)熱約2 0 m i n 。取2 個2 5 m l 容量瓶，分別 加入l o m l 樣品，再加入8 m l 羧甲基纖維素溶液溶液，充分混勻。將檢測樣品內(nèi)加入 0 5 m l 鐵試劑，充分混勻；將空白樣品、檢測樣品內(nèi)分別加入0 5 m l 氨水( 1 ：2 ) ，用蒸餾 水稀釋至刻度，充分混勻。將空白樣品和檢測樣品于常溫下靜置l o m i n 后，用l o m m 玻 璃比色皿，以空白樣品調(diào)零，測定檢測樣品的吸光度。 總多酚含量( m g l ) = a 6 0 0 x 8 0 2 2 4 6 可凝固氮1 1 6 j 將代測樣品充分煮沸，過濾后的物質(zhì)中包括可凝固性氮，對過濾物質(zhì)進行消化，用 江南大學工程碩士學位論文 定氮儀分解吸收，通過滴定測定其中的氮含量。 2 2 4 7 麥汁糖譜 將麥汁濃度調(diào)整到1 00 p ，取3m l 樣品濾液，加入7m l 無水乙醇沉淀，濾紙過濾， 再用0 4 5g r n 膜過濾。色譜條件：色譜柱s p h e r i s o r bn h 2 ( 4 6 m m i d r x 2 5 0 m m ) ；柱溫3 0 ； 流動相乙腈水( 6 5 3 5 ，v v ) ；檢測器靈敏度4 ；流速lm l m i n ；進樣體積1 0 此；外標法 定量，標準樣品的濃度見表2 1 。 表2 - 1 可發(fā)酵出培的標準樣品 t a b l e2 - 1s t a n d a r do ff e r m e n t a t i v es u g a r si nw o r t 2 2 4 8 麥汁氨基酸譜的測定 ( 1 ) 樣品處理：麥汁( 或過濾除氣的啤酒) 采用o 4 5 岬膜過濾，濾液用c 1 8 小柱過濾，衍 生化后直接進樣。 ( 2 ) 衍生劑的配制：吸取1 m l a c c q f l u o r 稀釋劑溶解衍生劑a c q ，加蓋密封，振蕩1 0 s ， 5 5 烘箱中加熱直到粉末溶解，時間不要超過3 0 m i n 。 ( 3 ) 樣品衍生：取1 0 此樣品于衍生管中，加7 0 山c c q f l u o r 硼酸緩沖液，另外在漩渦 狀態(tài)下加2 0 此已經(jīng)溶解的衍生劑到衍生管中，并保持漩渦狀1 0s 。在室溫下放置1m i n 。 將衍生管用石蠟?zāi)し饪?，放? 5 烘箱中加熱1 0m i n 。取出即可進樣。 ( 4 ) 色譜條件：色譜柱：a c c q t a gc o l u m n3 9 m m x l5 0 m m ；柱溫3 7 。c ；檢測器波長2 4 8i l m ； 流速l m l m i n ；進樣體積1 0 此；梯度洗脫見表2 2 ；流動相：a 液( 購于w a t e r s 公司) ， b 液：乙腈水= 6 0 ：4 0 。采用外標法定量，氨基酸標準樣品濃度見表2 3 。 表2 - 2 氨基酸分析梯度洗脫表 時i n ( m i n ) 0 5 1 5 0 01 9 0 0 2 8 0 03 2 0 03 3 0 0 3 5 0 03 6 0 04 5 0 06 0 0 0 第二章使用小麥芽進行高濃釀造的糖化工藝研究 2 2 5 主要實驗方法 2 2 5 1 普通高濃釀造糖化配方 對照：1 4 5 。p ，糖漿比例3 0 。試驗：1 6 。p ，糖漿比例4 0 。糖化配方見表2 - 4 。 袁2 4 普通高濃釀造糖化配方 t a b l e2 - 4d e s i g no fm a s h i n gp r o c e s sf o rg e n e r a lh i 曲g r a v i t yb r e w i n g 1 4 5 0 p ( 對照) 1 6 0 p ( 試驗)1 4 5 。p ( 對照) 1 6 0 p ( 試驗) 加麥 3 7 0 0 k g 3 5 5 0 k g 糖漿 3 0 0 0 k g4 2 0 0 k g 澳麥 2 0 0 0 k g 19 0 0 k g投料水 2 6 8 0 0 l2 5 5 0 0 l 法麥1 0 0 0 k g 9 5 0 k g 2 2 5 2 普通高濃釀造糖化工藝：見表2 5 所示。 表2 5 普通高濃釀造糖化工藝 t a b l e2 - 5m a s h i n gp r o c e s so fg e n e r a lh i 曲g r a v i t yb r e w i n g 糖化工藝對照( 1 4 5 。p )試驗( 1 6 。p ) 糖化工藝 對照( 1 4 5 0 p )試驗( 1 6 。p ) 糖化下料溫度( ) 蛋白休止溫度( ) 蛋白休止時i 司( m i n ) 糖化溫度( ) 糖化時間( m 喲 4 3 4 3 3 0 6 4 7 0 3 7 4 3 5 0 6 4 7 0 過濾洗糟溫度( ) 煮沸時間( m 硒 煮沸強度 澄清時間( m i n ) 麥汁冷卻溫度( ) 7 5 7 5 8 1 2 2 0 8 9 7 5 7 5 8 1 2 2 0 8 9 糖化結(jié)束溫度( ) 7 47 4 1 6 0 p 酒采用低溫3 7 c 下料，較1 4 5 0 p 延長蛋白休止時間2 0 m i n 。 2 3 結(jié)果與討論 2 3 1 主要原料的質(zhì)量分析 試驗首先對研究涉及到的大麥芽加麥( k e n d a l l ) 、澳麥( b a u d i n ) 、法麥( e s t e r e l ) 以及小 麥芽、糖漿樣品進行了常規(guī)質(zhì)量分析檢測，各種原輔料的質(zhì)量指標分別見表2 6 、表2 7 。 表2 - 6 麥芽指標 t a b l e2 - 6i n d e x o fd i f f e r e mk i n d so fm a l ta n dw h e a tm a l t u s e di nt h ec o m p a n y 。 加麥澳麥法麥 小 口輔 加麥澳麥 法麥小麥 品種 k e n d a l lb a u d i ne s t e r e l 麥芽 品柙 k e n d a l lb a u d i ne s t e r e l芽 色度( e b c ) 4 53 56 3 5 5 p h 5 9 56 0 25 9 5 煮沸色度( e b c ) 8 87 89 88 5 水分( ) 4 175 1 6 4 8 9 糖化時間( m i n ) 6889 浸出物( ) 8 1 3 78 2 1 8 1 5 6 總酸( m l 1 0 0 m l ) 1 0 51 0 11 0 3 1 1 1 庫值( ) 4 l4 5 4 3 7 泓氨基氮( m g 10 0 m l ) 15 816 3 815 0 917 7 9 糖化力( w k )3 8 03 6 8 7 3 5 7 3 極限發(fā)酵度( ) 8 38 2 98 2 58 2 3 濁度( e b c ) 4 5 25 9 7 3 0 2 6 0 9 5 2 5 8 4 4 9 9 4 9 6 9 3 3 6 可溶性氮( m g 1 0 0 m l ) 8 2 0 7 1 07 7 3 1 2 9 4 脆度( ) 7 88 5 7 45 0 由表2 - 6 可以看出，小麥芽糖化時間略長，為9 m i n ，而加麥糖化時間為6 m i n ，澳 麥和法麥均為8 r a i n ；浸出物較高為8 4 ，高于加麥、澳麥、法麥2 3 個百分點，庫值、 僅氨基氮、可溶性氮、糖化力均較高，脆度較低，其他指標色度、煮沸色度、p h 、水分、 9 江南大學工程碩士學位論文 由表2 7 可以看出，糖漿中葡萄糖含量適中，麥芽糖、麥芽三糖含量與標準比略低。 2 3 2 普通高濃釀造中不同輔料比對麥汁組成的影響 2 3 2 1 普通高濃麥汁的常規(guī)指標 試驗首先參照2 2 5 中的糖化工藝和原料配方分別制備了1 4 5 。p 和1 6 。p 的普通高濃 麥汁( 未添加小麥芽) ，進而考察了麥汁的常規(guī)理化指標，結(jié)果見表2 8 所示。 表2 - 8 麥汁常規(guī)指標 t a b l e2 - 8r e g u l a ri n d e x e so fd i f f e r e n tw o r t 由表2 8 可知，由于1 6 。p 高濃麥汁原料配比中糖漿比例高達4 0 ，使得其定型麥 汁中還原糖較1 4 5 。p 麥汁高5 ；為保證定型麥汁的濃度，糖漿使用量的增加必然使得 大麥芽在原料配比中的份額減少，這直接造成相應(yīng)麥汁中的總氮、僅- 氨基氮含量偏低。 而其他指標差異不明顯。 2 3 2 2 普通高濃麥汁中的糖組分 合理的糖分組成是保證酵母正常發(fā)酵的重要前提，試驗分別考察了兩種普通高濃麥 汁的糖譜組成，結(jié)果如表2 - 9 所示。 由表2 - 9 可以看出，兩種高濃麥汁中的糖組分具有一定的差異：1 6 。p 冷麥汁中的果 糖、麥芽三糖含量均低于1 4 5 。p 對照，而葡萄糖含量高于1 4 5 0 p 對照，這是輔料糖漿 l o 第二章使用小麥芽進行高濃釀造的糖化工藝研究 2 3 2 3 普通高濃麥汁中的氨基酸譜 麥汁組成中的氮源即麥汁中游離氨基酸是影響酵母發(fā)酵的另一個重要因素。為此， 進一步分析了兩種麥汁的氨基酸組成情況，結(jié)果如表2 1 0 所示。 表2 - 1 0 兩種麥汁的氨基酸組成( m e l ) t a b l e2 10t h ea n a l y s i so fa m i n oa c i d si nw o r t s 由表2 1 0 可見，采用不同的蛋白質(zhì)休止p h 、時間和溫度，可以造成蛋白質(zhì)水解的 程度不同，各種氨基酸組成含量明顯不同。各種氨基酸的最大值都沒有一致性，且各種 氨基酸的變化范圍很大，這為研究其對有機酸的影響提供了方便。 從以上麥汁指標來看，隨著糖漿比例的增加和麥汁濃度的升高，麥汁總氮和0 【氨基 氮降低，可能會對酵母發(fā)酵帶來一些影響以及降低成品滔的泡持性。如果使用小麥芽， 那么小麥芽中含有相對較高的可溶性氮，有利于啤酒發(fā)酵及雙乙酰等發(fā)酵有害物質(zhì)控 制；并且小麥芽糖蛋白含量高，有利于啤酒的泡沫性能。 2 3 3 小麥芽在高濃釀造中使用比例的確定 我國加入w t o 后，大米將成為我國唯一具有出口的優(yōu)勢的糧食作物，加之大米的 價格近年來持續(xù)攀升，傳統(tǒng)輔料替代物的研制因此而成為必然。高麥芽糖漿中由于含有 較多的可發(fā)酵性糖，有利于快速發(fā)酵達到高發(fā)酵度，因此特別適合于在高濃釀造中使用。 本試驗的原料有大麥芽、小麥芽和糖漿，通過不同配比，制備出麥汁，兼顧原料成本的 估算，確定最佳原料配比，料水比為1 ：4 。 2 3 3 1 小麥芽的粉碎 江南大學工程碩士學位論文 小麥麥芽為裸麥，無谷皮，麥汁粘度和麥膠物質(zhì)含量高于淺色大麥麥芽，所以麥芽 粉碎時采用連續(xù)濕法粉碎，避免粉碎過細( 采用麥汁壓濾機除外) ，以確保麥汁過濾的正 常進行。 2 3 3 2 原輔料添加試驗 以大麥芽、小麥芽、玉米淀粉糖漿為主要原料，糖漿的使用比例在4 0 ，麥汁濃度 為1 6 叩，分別使用不同比例的小麥芽以相同的糖化方法進行糖化。小麥芽比例及麥汁指 標見表2 1 1 所示。 表2 11 麥汁原料組成及質(zhì)量指標 t a b l e2 1 1r a wm a t e r i a la n dw o r tq u a l i t y 試驗 1 ”2 ”3 ” 試驗 1 8 2 83 8 從表2 1 1 中可以看出，隨小麥芽比例的增加，麥汁粘度增加，這說明小麥芽添加 量的多少將直接影響過濾速度。同時，麥汁a 氨基氮和可凝固性氮含量增加，濁度、隆 丁區(qū)分的a 區(qū)分比例增加，其它指標差別不大。但是當小麥芽比例增加到8 5 時，麥 汁品評1 2 1 味明顯下降。因此，根據(jù)麥汁的指標要求和成本考慮，2 撐配方最合理，即小麥 芽6 ( 占麥芽量的1 0 ) ；大麥芽5 4 ；糖漿4 0 。 2 3 4 小麥芽在高濃釀造中糖化工藝參數(shù)的選擇 麥汁是酵母繁殖代謝的培養(yǎng)基，其組成對酵母的代謝產(chǎn)物不言而喻。研究【”2 6 】表明， 麥汁中的糖類，氨基酸，維生素以及金屬離子對酵母代謝產(chǎn)物都有顯著的影響，而麥汁 的組成主要受到原料和糖化工藝控制參數(shù)的影響。為此，試驗采用2 # 配方進行糖化工藝 研究，糖化試驗因素水平見表2 1 2 ，正交試驗結(jié)果見表2 1 3 所示。 表2 1 2 糖化工藝參數(shù)的因子水平設(shè)計 t a b l e2 12f a c t o r sa n dl e v e l so fm a s h i n gp r o c e s sp a r a m e t e r s 蔣麗童t a - b l e2 爵- 1 面3 五d e 磊s i 品g n f a n d r e s 洹u l 匿t s i o f 石i - , 9 寫( 3 4 ) o r t h 雨o g 麗o n r a l 麗e x 磊p e 蘆r i m e n t l w 麗i t h 面c o m p r e 硪h e n 聚s i v 糖e 含s c 量o r ( e 鬲s 萬 吾淫器f 百再百躉鬲i 廣磊西l 雯至二二二】翌亙墅歪 ! ! !些鍪塑竺蘭竺蘭竺l 一一一 i ，3 1 3 1 3 11滋5531 2 2 2 493 4 4 0 1 3 三 ；茹4 2 1 o u ，2 ； ；淼5 2 2 ， ； 3 三 茹426 3 ：3 1 主 茹437 受1 三 3 1 言淼 8 3 2 i蕊9 3 3 2 l i j 了o k l 1 4 9 9 1 5 7 6 1 5 4 2 1 4 5 7 k 2 1 4 9 0 1 5 1 8