某啤酒学校糖化理论课件.ppt
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- 啤酒 学校 糖化 理论 课件
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1、湖北啤酒学校.程康 二零一一年四月糖化工艺 一、麦汁生产的目的和要求1)依据啤酒类型、特点、啤酒厂对啤酒质量要求,生产出相应的高质量的麦汁;2)麦汁生产的成本低;3)设备利用率高;糖化收得率高,是指从麦芽或辅 助原料中溶出有益的浸出物多;在保证麦汁质量,有利于糖化、麦汁过滤的前提下,使用价格低的麦芽和辅料,提高辅料比例,不仅提高糖化收得率,而且还会大大降低生产麦汁成本。麦汁生产中初始能源消耗低,水或其它添加剂消耗少,污水负担轻,劳动力成本低。湖北啤酒学校.程康 二零一一年四月二、糖化定义、糖化任务1、糖化:通过酶的分解作用、机械物理手段,将粉碎原料中不溶性内容物质溶出;并按啤酒(麦汁)质量要求
2、,将内容物质进行分解的过程称为糖化。2、人们习惯地将原料内容物质经糖化后,进入到水中的各类物质称为浸出物。将含有浸出物的澄清的水溶液称为麦汁。粉碎的原料与水混合为醪液(麦芽醪、辅料醪、总醪液)。3、糖化是麦汁生产过程中最主要的分解过程,是制麦过程中所发生分解过程的继续。湖北啤酒学校.程康 二零一一年四月还原物质:湖北啤酒学校.程康 二零一一年四月湖北啤酒学校.程康 二零一一年四月二、糖化任务l应按照啤酒类型,啤酒厂对啤酒质量的要求,采用经济,高效的手段将原料内容物质溶出,分解,并且形成的有益浸出物越多越好;l使糖化完醪液有利于麦汁过滤,l使生产出的麦汁有利于麦汁煮沸,有利于麦汁处理,有利于啤酒
3、发酵,有利于啤酒过滤,有利于啤酒口味,质量。湖北啤酒学校.程康 二零一一年四月三、糖化过程中主要物质的变化 糖化时发生水解、变化物质:淀粉、含氮物质、半纤维素、磷酸盐、Zn2+多酚物质和类黑素、脂肪和脂肪酸变化。制麦糖化淀粉水解的比例 112蛋白质分解的比例 10.8半纤维素分解的比例 91麦汁过滤、麦汁煮沸、麦汁处理还会发生一系列的变化,影响麦汁质量。湖北啤酒学校.程康 二零一一年四月酶化学分解作用:通过在有利于酶的最适作用条件下进行休止或者为酶的作用尽可能创造最佳条件。物理溶解:通过加强原料胚乳的粉碎、部分醪液进行煮沸,促进原料内容物质的分解。糖化时水解数量最多的物质是淀粉;对啤酒质量影响
4、大的变化是蛋白质、多酚物质、脂肪酸等物质;湖北啤酒学校.程康 二零一一年四月一)淀粉水解 1)淀粉水解要求1.淀粉全部水解,以确糖化收得率高;2.糖化完的醪液碘检合格、且定型麦汁的碘检合格;碘值小于0.25;3.淀粉水解时形成的可发酵性糖能满足啤酒类型、质量要求的麦汁最终发酵度且稳定。4.麦汁中可发酵性糖合理,麦芽三糖的比例应在12%左右。5.在保证上述目标前提下,淀粉水解速度快。湖北啤酒学校.程康 二零一一年四月2)评价淀粉水解方法及控制 糖化过程中淀粉分解的情况可在糖化保温结束前后检查糖化醪的质量,在停止搅拌后或取样后,上层液体很快澄清,麦汁应清亮,口尝可觉香又甜,无任何异味,碘反应呈无色
5、反应,碘检合格时间短,可说明糖化基本完全,糖化醪质量好。湖北啤酒学校.程康 二零一一年四月2)评价淀粉水解效果及控制 麦糟分析中要求可分解浸出物0.8%,说明淀粉彻底水解;总醪液、头道麦汁、满锅麦汁、煮沸终了麦汁碘检合格,才说明淀粉水解达到碘检合格,或煮沸终了麦汁的碘值小于0.25.通过测麦汁最终发酵度来反映麦汁中可发酵性糖含量;碘检合格的时间长短;湖北啤酒学校.程康 二零一一年四月3)淀粉结构、分类、性质 淀粉是谷物原料(大麦 玉米 大米)中含量最高的贮藏物质,按化学结构可分为支链淀粉和直链淀粉;大麦麦芽中的淀粉是以淀粉颗粒形式,在 不同谷物的淀粉颗粒,其淀粉颗粒的形状,大小不同,大麦的淀粉
6、颗粒可分为大淀粉颗料和小淀粉颗粒,一般小淀粉颗粒可分解性差些;湖北啤酒学校.程康 二零一一年四月湖北啤酒学校.程康 二零一一年四月2)直链淀粉与支链淀粉比较 直链淀粉 支链淀粉化学-14葡糖苷键 -16葡糖苷键占 45 -14葡萄糖苷键占95结构 -螺旋体 树根状分子量 60-2000G,60004万G。可溶性淀粉 糊化性淀粉 淀粉颗粒内部 淀粉颗粒外部 I2检 纯蓝色 呈紫色至红色湖北啤酒学校.程康 二零一一年四月支链淀粉 直链淀粉籼米 60-70%30-40%粳糯米 100%0%粳米(非糯)80-83%2017%玉米 7426大麦 7624高直链玉米 15-50%50-85%蜡质玉米 99
7、%1%湖北啤酒学校.程康 二零一一年四月4)淀粉水解的方法及过程淀粉水解的方法一般可分为酸法水解和酶法水解,麦汁生产过程中的淀粉水解是酶法水解。淀粉水解一般可分为三个过程:淀粉颗粒的吸水膨胀淀粉颗粒的糊化 糊化淀粉的酶水解(液化 糖化)湖北啤酒学校.程康 二零一一年四月5)糊化A)糊化的定义:已粉碎的麦芽与一定温度的,一定量的水混合后,淀粉颗粒吸水,膨胀,随着温度上升,淀粉颗粒的体积明显上升,最终使淀粉颗粒中外层淀粉逐步进入水中,呈胶体状态分布于水中,形成粘度高的白色糊化物的过程为糊化。B)形成糊化物的临界温度称为糊化温度。不同谷物的糊化温度是不同的,同种谷物的不同类型糊化温度也有区别。湖北啤
8、酒学校.程康 二零一一年四月糊化温度糊化温度大米65-85玉米65-75小麦60-85大麦70-80粳米:直链淀粉22.8%65.8籼米:直链淀粉33.6%79谷物种类与糊化温度湖北啤酒学校.程康 二零一一年四月C、糊化的意义及本质淀粉糊化是糖化时淀粉水解不可缺少的步骤,淀粉水解酶只能作用于糊化的淀粉,淀粉糊化效果不好,淀粉水解效果差。淀粉颗粒糊化时,如果醪液温度在淀粉水解酶的作用范围内,可以边糊化边酶水解糖化时淀粉糊化可分为麦芽淀粉的糊化和辅料的淀粉糊化。湖北啤酒学校.程康 二零一一年四月D、麦芽与辅料淀粉的糊化构成麦芽的淀粉细胞壁等半纤维素、组织蛋白质应在制麦时分解,改善淀粉的可分解性,并
9、有利于麦芽粉碎,使麦芽淀粉的糊化温度下降,糖化时能较早出现糊化,糊化彻底,能边糊化边酶水解,淀粉水解效果好。辅料(大米,玉米)的糊化温度高,高于麦芽中主要淀粉水解酶的作用范围,必须单独进行糊化处理。糊化彻底的辅料醪与麦芽醪混合后才对糊化淀粉的酶水解。湖北啤酒学校.程康 二零一一年四月G)促进淀粉糊化的因素原料本身的糊化温度低。在不影响麦汁过滤的前提下,原料粉碎较细。反之,易剥皮糊化、不彻底。醪液温度高于糊化温度,且温度越高;在高温下醪液休止或煮沸时间长;稀醪辅料醪中添加耐高温-淀粉酶,添加有利于-淀粉酶作用的添加剂且辅料醪的PH为5.8-6.0,可通过淀粉水解酶的液化作用降低醪液粘度,促进淀粉
10、彻底的糊化。湖北啤酒学校.程康 二零一一年四月5)淀粉的老化 已糊化的淀粉经降温,如果醪液温度明显下降且大大低于糊化温度,在低温下时间长,会使糊化淀粉从醪液中溶解状态转化为不溶性高晶化状态的过程为淀粉老化。注意:在糖化过程中淀粉水解酶不能作用于老化的淀粉。湖北啤酒学校.程康 二零一一年四月6)淀粉的酶水解 在糖化时糊化淀粉在6372休止时,发生强烈的淀粉酶水解。酶主要由蛋白质构成,酶的作用具有高效性、专一性,影响酶作用的因素是温度、醪液pH、醪液浓度,酶数量、休止时间、抑制剂、激活剂。湖北啤酒学校.程康 二零一一年四月 淀粉酶 淀粉酶 最适温度 60-65(63)70-75(72)最适pH 5
11、.4-5.6 5.6-5.8失活温度 70 80作用的键 -1.4G糖苷键 -1.4G糖苷键作用方式 外切酶 内切酶分解产物 麦芽糖、界限糊精 6-7G糊精、界限糊精分解的速度 慢 快I2检合格时间 短 长粘度下降速度 迅速,液化型 缓慢对麦汁EV影响 相对小 影响大糖化型对麦汁I2 影响 相对大 影响相对小 湖北啤酒学校.程康 二零一一年四月(1)液化、糖化 在-淀粉酶作用下糊化淀粉迅速水解,醪液粘度迅速下降的过程称为液化。糊化淀粉在-淀粉酶作用下,水解为大量的可发酵性糖的过程称为糖化。糊化是淀粉水解过程中液化,糖化的前提,可边糊化,边液化,边糖化。通过液化作用降低粘度作用,促进糊化,通过液
12、化作用产生大量的低聚糖,为 淀粉酶作用提供大量的非还原性末端促进 淀粉酶的分解效果,既有利于淀粉彻底水解,又有利于形成大量的麦芽糖。湖北啤酒学校.程康 二零一一年四月湖北啤酒学校.程康 二零一一年四月6)影响淀粉水解的因素 麦芽质量 酶的数量 粉碎物的组成 酿造用水的质量及醪液的pH值 醪液的温度 醪液的浓度 休止时间 辅料的比例及辅料的糊化效果湖北啤酒学校.程康 二零一一年四月6)影响淀粉水解因素-温度l 糖化时淀粉水解一般在63-72范围内进行,选择不同的休止温度,淀粉水解效果不同。3745投料温度具有以下优点,促进淀粉水解,适合于溶解差的麦芽。有利于淀粉水解酶溶出、活化、耐温性的提高,提
13、高糖化休止时淀粉水解酶的数量,改善淀粉水解效果。有利于淀粉颗粒吸水.,促进淀粉彻底糊化。通过促进蛋白质分解,半纤维素分解,改善淀粉糊化;湖北啤酒学校.程康 二零一一年四月63适合-淀粉酶作用、形成大量发酵性糖,麦汁发酵度高,要求休止时间长;与68-70休止比较,选择63糖化休止时,淀粉糊化程度低,如果麦芽溶解差、粉碎粗些、没有72糖化休止,且休止时间短的不良后果:不有利于淀粉水解彻底;麦汁过滤时后糊化严重、麦汁碘值高、麦汁EV会下降;过滤麦汁易出现雾浊,不利于麦汁过滤;投料温度 62 50 35时间30分钟 62/70 50/62/70 35/50/62/70麦汁EV 81.3%83.1%84
14、.7%碘值 0.38 0.25 0.15湖北啤酒学校.程康 二零一一年四月66-68:-淀粉酶活力下降,-淀粉酶活力上升,碘检合格时间短些,形成可发酵性糖数量下降,相对于63而言,淀粉颗粒糊化程度高,有利于淀粉水解彻底。72:选择72糖化休止-淀粉酶活力高,形成可发酵性糖数量少,麦汁最终发酵度低,适合发酵度低,乙醇含量低啤酒生产。在63-68休止完后,选择72休止并做碘检,可达到以下目的:a)确保糖化完毕的醪液碘检合格b)有利于淀粉彻底水解,降低过滤时的后糊化程度,c)有利于浸出率提高,但麦汁EV会下降。湖北啤酒学校.程康 二零一一年四月100:采用分醪煮沸的措施,醪液温度高,淀粉水解酶会失活
15、,但有利于淀粉糊化,改善淀粉水解效果,可提高糖化收得率。不同的糖化休止温度,碘检合格所需时间不同,在63-70休止或浓醪糖化 必须保证足够休止时间,才能确保淀粉彻底水解。在63-70休止的时间一定时,可调整糖化休止温度,既有利于淀粉的糊化、-淀粉酶作用,又有利于-淀粉酶作用,使淀粉水解彻底,且形成可发酵性糖多,满足麦汁组成的要求湖北啤酒学校.程康 二零一一年四月(2)酿造用水的质量及醪液的pH值 醪液pH值为5.4-5.6,既适合-淀粉酶作用,又适合-淀粉酶作用 醪液pH值受麦芽pH 麦芽比例,料水比、酿造用水的质量,醪液酸化的影响,因此有必要检查酿造用水质量,检查糖化休止时醪液pH值。醪液p
16、H 5.85 5.6 5.4 5.2糖化时间 25 15 20 25麦汁EV%76.5 77.0 77.4 69.9湖北啤酒学校.程康 二零一一年四月3)醪液浓度浓醪:可提高淀粉水解酶的耐温性,特别-淀粉酶的耐温性,如果延长糖化休止时间,提高麦汁最终发酵度;浓醪:降低淀粉酶水解速度,必须延长糖化时间,醪液浓度过高,会影响淀粉糊化效果;稀醪:可加快淀粉水解酶水解速度,有利于淀粉糊化,可缩短糖化时间,在糖化时间一定时,稀醪促进淀粉彻底水解,麦汁最终发酵度高。湖北啤酒学校.程康 二零一一年四月料水比 1:2 1:3 1:4 1:5协定麦汁EV 83.7%81.5%79.9%80%6430分钟休止 8
17、2.8%82.8 84.0%84.8%70糖化时间 分钟 30 20 12 10粗细粉差(EBC)%3.5 3.1 1.4 1.0糖化力WK 259 354 392 420糖化时间 20 15 15 10麦汁EV%3.9 76.9 81.2 82.1湖北啤酒学校.程康 二零一一年四月4)麦芽质量,酶的数量 糖化时:溶解好麦芽易粉碎,易彻底糊化,糖化时间短,麦汁发酵度高,糖化收得率高,对于溶解差,不均匀的麦芽应加强麦芽粉碎,延长糖化休止时间,降低投料温度,分醪煮沸等措施。醪液中淀粉水解酶的活力高,有利于淀粉水解,麦芽的糖化力低,协定麦汁的最终发酵度低,辅料比例高,都会导致醪液中淀粉水解酶的活力低
18、,影响淀粉水解效果,可适当添加酶制剂,或者降低辅料比例,或者与好的麦芽混合使用,确保淀粉水解效果。湖北啤酒学校.程康 二零一一年四月5)粉碎物的组成麦皮比例 43 34 27 18糖化时间(分钟)27 22 20 20EV()81.7 81.1 82.1 82.4碘值 0.48 0.42 0.30 0.20麦糟可分解浸出物%0.89 0.70 0.65 0.60在不影响麦汁过滤的前提下,保证麦皮完整,麦皮体积大于650ml/100g麦皮,细粉比例小于12%,原料的粉碎物的组成中粗粒比例小于10%,麦皮上的胚乳少,麦皮所占比例在1822%时,才能保证糖化时淀粉彻底水解。湖北啤酒学校.程康 二零一
19、一年四月7)提高成品啤酒发酵度途径(1)生产高发酵度啤酒选择高发酵度、适当凝聚性的酵母、麦汁质量好;生产高发酵度麦汁;在发酵的麦汁中添加淀粉水解酶;应注意葡萄糖苷酶经巴氏杀菌后,啤酒中还残留一定酶活性,使啤酒口味变甜。生物稳定性下降;生产纯生啤酒时考虑口味和保存期,一般不在发酵时添加酶制(2)生产高发酵度麦汁的方式 添加蔗糖a选择酶活力高、溶解好、均匀麦芽湖北啤酒学校.程康 二零一一年四月B、辅料比例适当且糊化效果好C、原料粉碎物组成合理D、稀醪糖化且醪液pH5.5e、选择63糖化长时休止或分步糖化62度45分/65度45分/68度30分/70度30分f、采用7374的酶终止温度G、添加酶制剂
20、湖北啤酒学校.程康 二零一一年四月八)降低麦汁碘值的途径u成品啤酒要求啤酒碘值较低0.2,定型麦汁0.25,麦汁碘值低具有以下优点:有利于淡爽啤酒口味干净麦汁、啤酒可滤性提高有利于热冷凝固物的排除及酒液澄清啤酒非生物稳定性提高降低啤酒过滤的费用湖北啤酒学校.程康 二零一一年四月八)降低麦汁碘值的途径选择溶解好,糖化时间短的麦芽,确保辅料糊化效果好原料粉碎后确保总粉碎物中粗粒比例10%,麦皮比例在18-22%,麦皮体积至少大于650ml/100g酿造用水RH0-5dH,醪液pH值为5.5;稀醪糖化有利于淀粉快速彻底水解;制定糖化工艺时有足够的休止时间,合理的糖化温度,并根据麦芽的质量和辅料的比例
21、确定是否分醪煮沸以及酶终止温度。湖北啤酒学校.程康 二零一一年四月麦汁过滤:要求过滤麦汁清亮:固形物含量50mg/l,洗糟用水温度78度以下,麦汁过滤的温度选择7374度,使麦汁中残留的-淀粉酶活力高,大于淀粉后糊化程度,有利于麦汁的I2值低;麦汁煮沸:过早对头道麦汁预热至100度以上,麦汁的淀粉酶活力下降,经洗糟洗出的糊精难以后糖化,I2值上升。麦汁混浊,其中的淀粉颗粒经煮沸后糊化,使定型麦汁I2值升高。湖北啤酒学校.程康 二零一一年四月二)蛋白质分解 1、蛋白质结构性质组成1)蛋白质主要由C.N.O.H等元素构成,大麦麦芽的蛋白质中氮元素含量平均为16,构成蛋白质最小结构单元是氨基酸;2)
22、蛋白质结构可分为基本结构和空间结构,蛋白质的基本结构反映了肽链上氨基酸的连接方式(肽键)、连接顺序,蛋白质空间结构决定了蛋白质的生物活性及性质;3)氨基酸,蛋白质性质:两性化合物、等电点、蛋白质的盐析作用、蛋白质受热凝聚变性蛋白质与多酚物质结合形成冷凝固物在低温下析出;氨基酸与还原糖在高温下反应形成类黑素、Strecker醛;湖北啤酒学校.程康 二零一一年四月4)蛋白质的分类a)按大麦中分布:贮存蛋白、胶质蛋白、组织蛋白。b)在蛋白质的溶解性:麦白蛋白、球蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白。C)按氨基酸数量:氨基酸、二肽、三肽、寡肽、聚肽、多肽d)蛋白质的分解产物:蛋白质、月示、胨、肽、氨基酸。球蛋白的等
23、电点低,析出不彻底,会直接影响啤酒的非生物稳定性。糖蛋白、疏水性蛋白质会影响啤酒泡持性;可同化氮是指能被酵母利用的含氮物质;氨基氮、甲醛氮是分析过程中测定出能被酵母利用的低分子含氮物质.可凝固性氮、硫酸镁氮是高分子氮;隆丁区分:可测定麦汁或啤酒中高中低含氮物质比例。湖北啤酒学校.程康 二零一一年四月2、蛋白质分解意义和控制(1)蛋白质分解产物意义a)高分子蛋白质分解产物:起泡性、非生物稳定性、醇厚性;b)中分子蛋白质分解产物:CO2载体、杀口力、泡持性;c)低分子蛋白质分解产物:酵母营养、代谢产物、啤酒口味,湖北啤酒学校.程康 二零一一年四月 糖化完醪液中高分子蛋白质分解产物多,会影响以后的酿
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