第二章麦汁制备(麦汁制备过程麦汁质量及能耗控制)

表2-2-6
酒花苦味物质在酿造中的变化（传统酿造）
总苦味物质 全酒花（%） 热凝固物（%） 酒花糟（%） 冷凝固物（%） 冷麦汁中（%） 泡盖（%） 酵母泥（%） 后酵沉淀（%） 成品啤酒（%）
合计 100 34 16 13 35
7 5 4 19
葎草酮 45 5 3 5 5 2 1 1 1
异葎草酮 / 5 2 2 18 3 2 1 12
15
麦汁情况
极混浊
混浊
较清絮状 清絮状块
如果每百升麦汁要降低PH0.1，可在麦汁中加37% HCl 4.5ml左右，
或用磷酸调节PH（数据仅供参考，不同的麦汁组成，其绶冲力差异较大，为 调节PH所加酸度调节剂的量亦有较大差别）。
（3）沸腾状态
变性后的不溶性线型蛋白质絮凝、结块要依赖于碰撞，煮沸中形成的气 泡迅速破碎也促进絮凝，气液界面-膜是蛋白质的浓缩物，膜的低表面张力， 促进了溶解蛋白凝聚（表2-2-3）。
1、麦汁煮沸工艺与麦汁质量的相关性
1）麦汁煮沸中水分的蒸发
（1）前后浸出物不变，可得下式：
V1·B1·d1＝V2·B2·d2 由于d1和d2麦汁相对密度差较小可得到 V1·B1≈V2·B2
V1·B1 V2 ≈———…………………………………………（1）
B2 （2）由蒸发强度公式
V1- V2 Φ%=———×100
煮沸中麦汁色泽迅速增加，正常情况下色泽增加0.5-1.0倍（表22-7），原因是：
①麦汁浓缩；
②焦糖和类黑精的形成，特别在煮沸锅结构差，麦汁对流不好，在加热面 形成局部过热时产生大量焦糖；
③酒花多酚的溶解和多酚被氧化成醌和多聚酚，色泽增加和麦汁PH、酒花氧
化程度、麦汁煮沸是否有氧存在等因素有关。
表2-2-7
表2-2-5
煮沸（min）
15 30 45 60 120
100 ℃下煮沸时间与异构率的关系
异构率（%）
12 25 33 分离后将被除去，被吸附的减少量取决于煮 沸前麦汁含热凝固蛋白质量。高浓度麦汁、浸出法糖化等由于含热凝固蛋白 质多，吸附苦味物质也多。这部分约占酒花苦味物质的40%-60%。
酒花中的多酚物质和麦芽中的相比有较多的丹宁和缩合丹宁，因此，和 蛋白质的结合力大。如果麦汁煮沸一开始就加入酒花会减少麦芽中多酚物质 和蛋白质的结合。
麦汁中存在过多的HCO3-，会促进多酚类物质中单酚的聚合，氧化形成红 衬褐色物质，使麦汁色泽加深（麦汁有氧煮沸时，生成色泽物质更多）。麦 汁PH值低（如5.2-5.3）可减少氧化聚合，使麦汁色泽浅而且带绿色。
V1t
V1- V2 t=———×100……………………………………（2）
V1Φ
由（1）代入（2）式：
1－—B1 t＝———B—2 —＝100………………………………………（3）
φ 由（3）可知，当φ一定，需要煮沸的时间，仅仅决定于煮沸前后的浓度差，由此 可计算煮沸时间。 或改写（3）式
Φt B1 ＝（1 －—— ）·B2 …………………………………（4）
变性的线状蛋白质，如果进一步丧失表面电荷，并受到激烈的搅拌，线
状蛋白就变成絮状（称“絮絮”），随着强烈加热和搅拌，絮状蛋白进一步 脱水，形成蛋白颗粒。
煮沸中蛋白质变性和絮絮条件为：
（1）温度和加热时间
麦汁被加热的温度愈高，变性愈充分，因此，近代较多采用高压或低压 煮沸（120 ℃ 或106-106 ℃ ）。在常压下煮沸时间延长，能促进蛋白 质变性和絮凝，但如果超过2h，已经絮絮的蛋白质又会重新被打碎而分散， 使麦汁混浊，麦汁煮沸时间对煮沸效果的影响见（表2-2-1）。
表2-2-1
麦汁煮沸时间和效果
效果项目
常压煮沸时间（h）
加压煮沸
0.5 1.0 1.5 2.0 3.0 10.6℃/0.5h
蒸发水分（%）
5.0 7.5 10.0 12.5 15
7.0
除去蛋白质（%）
5.4 6.2 7.7 8.5 8.4
9.5
热凝固蛋白质含 热麦汁 42 33 25 18
17
15
蛇麻酮 40 20 10 5 3 / / / 3
葎草灵酮 希鲁酮
5
10
1
3
/
1
/
1
4
5
1
1
1
1
1
1
1
2
4）麦汁煮沸中的其他变化
（1）还原物质的生成
麦汁中还原物质来自于麦芽、酒花和在煮沸中生成，它主要包括如 下两类物质：还原糖及其生成物（如还原酮）、类黑精等为第一类，它 们很容易被氧化；第二类，来自于麦芽、酒花的多酚、酒花苦味物质、 少数带羰基的蛋白质等，它们的氧化作用较缓慢。
在麦汁煮沸中，如酒花添加量太少，采用无多酚酒花浸膏，或由于麦汁含热凝固 蛋白太多，为了促进蛋白质絮凝可以外加酿造用单宁以改善絮凝效果。
钙、镁等两价金属离子，能促进带负电荷的蛋白质颗粒形成盐桥，絮凝 r也能降低 蛋白质的表面电荷，促进沉淀。一般要求麦汁含 Ca2+浓度＞35mg/L。
3）酒花主要组分的萃取和变化
天然清蛋白、球蛋白等到多肽长链绕卷，外部充满了亲水性基团（-OH、 -COOH、-NH2），这些极性基团易水化，因此，清、球蛋白呈水溶性。当这 些蛋白溶液被加热至50℃以上时，首先蛋白质的空间立体结构被破坏，进一 步绕卷多肽链之间的氢键将被打开，蛋白质变成长线型，虽然此时氨基酸顺 序和相对分子质量均没有变化，但丧失了生物物质活性，由于肽链疏水-CC-暴露，蛋白质水溶性丧失。此现象称“蛋白质的变性”。
表2-2-4酒花主要组分的溶解度（PH5.0）
α-酸 β-酸
25℃ 40 1.2
溶解度（mg/L）
100℃ 60 9.0
虽然麦汁PH越高，苦味物质溶解愈多，但此时以苦味酸盐形式溶解，结果 造成苦味粗糙而不愉快。
进入麦汁的苦味物质，在加热的情况下还会发生变化，如α-酸→异α-酸、 衍生-异α酸、α-软树脂，β-酸→β-软树脂。由α-酸形成的异α-酸，是 啤酒真正苦味来源的主部分。研究表明， α-酸异构化程度是温度的一次函 数（表2-2-5）。
表2-2-3 外加热煮沸锅煮沸效果
麦汁煮沸温度（℃） 煮沸时间（min） 循环次数（h-1） 蒸发量（%） 色度（EBC）
108 70 7 12 11.5
106 70 7 10 11.0
106 60 7 8.5 10.0
106 60 5.7 7.0 10.5
PH 二甲基硫（μg·L-1） 成品啤酒色度（EBC）
通常情况下，有15%-25%的α-酸形成衍生-异α酸和α-软树脂，它们和 异α酸相比，溶解度较小，苦味值低，防腐力也较低。
β-酸在煮沸中形成无定形的β-软树脂，增加了溶解度，并且使它的苦味 变得更加细腻柔和。
若过度的煮沸和氧化将使α-软树脂、 β-软树脂转化成γ硬树脂，会给 啤酒带来不愉快的后苦味。
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第二章《麦汁制备》 第二节《麦汁制备过程麦汁质量及能耗控制》
上接“麦汁制备过程中的计算”
一、学习目标
能调整麦汁煮沸工艺，优化麦汁质量指标；了解麦汁制备过程中各工序的 能耗状况，熟悉麦汁制备过程的节能降耗技术，并能灵活运用。
二、相差知识及生产技术管理方法
（2）PH
麦汁煮沸时间的PH取决于煮沸前混合麦汁的PH，在煮沸中由于热凝固 物蛋白质沉淀、磷酸盐形成等都会使PH上升，而由于酒花的溶解，温度升高 使氢离子解离增加，PH又会降低。综合PH变化在-0.2～0.4之间。
只有在等电点下，蛋白质表面电荷为零时絮凝效果最好。清蛋白等电点 PH为5.5 ～5.75，α-球蛋白（相对分子质量26000）PH愈接近5.2，煮 沸后变性蛋白质絮凝效果愈好（表2-2-2）。
（2）酒花精油
精油是啤酒重要的香气物质，和啤酒的开瓶闻香关系极大。
酒花在麦汁煮沸时，绝大多数（85%-95%）酒花精油随水蒸气而被挥 发，煮沸时间愈长，挥发愈多，而且最易挥发的是精油中的香叶烯。香叶烯 的香气粗俗，俗称“生酒花香”，残留在麦汁中的精油主要是葎草烯、石竹 烯及香叶醇，它们将使啤酒带有典雅的香气。
5.47 117 8.3
5.49 124 7.5
5.51 138 7.0
5.48 118 7.4
煮沸麦汁的沸腾状态取决于传热量Q和锅的流型。近代外加热器的煮沸锅，循环次 数达9次，沸腾碰撞次数增加，促进了絮凝作用。
（4）Ca2+、Mg2+等的促进作用
麦汁中单宁类化合物和蛋白质大多是以氢键结合，所以是可逆的，在麦汁冷却后 形成“冷凝固物”，而麦汁中聚多酚和蛋白质是以共价键结合，在热麦汁中就能形成 不溶性沉淀。
麦汁煮沸PH6和色泽加深（增加EBC单位）
煮沸前麦汁PH
6.25 5.98 5.60 5.16
不加酒花
3.0 2.4 2.0 1.4
加0.15%酒花
4.8 3.9 3.0 2.4
加无多酚酒花浸膏
3.6 2.4 1.8 1.4
（3）其他物质的变化
来自麦芽和辅料中的易挥发物，由蛋白质分解形成二甲基硫等硫化 物，由糖褐变形成糠醛、甲基糠醛、丙醛、异丁醛等气味物质，在煮沸 中随二次蒸汽蒸发，改善了麦汁的气味。 2、麦汁制备过程中的节能降耗技术
（1）酒花中的多酚物质
酒花一般含多酚物质3%-5%，它们易溶于水，在热麦汁中溶解十分迅速。麦汁中 多酚物质来自于麦芽约0.3-0.5g/L，来自酒花约0.03-0.07g/L。多酚物质中的缩 合丹宁（又称鞣酐）和丹宁，很容易和煮沸麦汁中清蛋白、球蛋白及高肽结合，形成 丹宁一蛋白质复合物，而它在热或冷麦汁中均不溶解，即形成絮状热凝固物沉淀。非 丹宁化合物（包括酚酸、黄酮类化合物、儿茶酸类化合物及花色素原等）和蛋白质结 合力较弱，而且形成的复合物在热麦汁中为可溶性，只有在麦汁冷却至 35℃才被析出 （工艺中称“冷凝固物”），这些相对分子质量低的多酚类物质，将较多地残留于麦 汁中，它和冷凝固物一起是造成啤酒非生物混浊的主要物质。