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将大麦变成可发酵糖,让酵母生存繁殖并将糖变成酒精,整个过程需要经过一系列复杂的生物化学反应。
商业酿酒厂要使用先进的设备和流程来控制数百项指标,让生产的每个批次的啤酒口味都保持一致。
卡罗来纳酿酒公司供图
麦芽汁沸煮过程,这是酿造过程中的一个环节,啤酒的大部分口味都是在这个环节中形成的。
本文将介绍禁酒令和二次世界大战这样的事件对我们现今的啤酒口味造成了什么样的影响。
然后我们将带领您参观一家地区性酿酒厂——卡罗来纳酿酒公司,了解啤酒酿造过程以及一些奇妙的啤酒酿造技术和术语。
淡啤酒的历史
人类酿酒已有数千年的历史。
尤其到了中世纪,啤酒成为一种主要饮料。
当时人们开始在城市生活,那时居住密集,卫生条件差,人们难以喝到洁净的水。
啤酒中含有酒精,因此喝起来比水安全。
15世纪,德国酿造出一种新啤酒,用新型的酵母在冬季发酵制成。
这种啤酒叫做陈贮啤酒。
或许是禁酒令的原因,这种啤酒在当今美国仍是主打啤酒。
从1920年起,美国的一项宪法修正案禁止生产酒精饮料,持续达13年之久。
在禁酒令实行之前,美国有数千家酿酒厂,生产各种各样的啤酒。
但是由于禁酒令的推行,大多数酿酒厂被迫关闭。
到1933年禁酒令被废止时,只有一些规模最大的酿酒厂生存下来。
这些酿酒厂希望生产一种对所有人都具有吸引力的啤酒,实现全国销售。
但是好景不长,二次世界大战爆发了。
由于食品短缺,大量男人远赴海外,酿酒厂开始酿造口味更淡的啤酒,这也是如今非常普遍的啤酒。
从上世纪80年代末90年代初开始,小型的地区酿酒厂卷土重来,遍布美国各地,啤酒的品种也越来越丰富。
啤酒的成份
我们在前面提到过,啤酒主要有四种成份:
大麦、水、酒花和酵母。
每种成份都有很多复杂的特性。
我们先从麦芽说起。
麦芽
大麦是一种谷物的种子,其外观与小麦很相似。
在用大麦酿啤酒之前,必须先让它发芽,这是一个自然的变化过程。
首先,要创造条件让大麦发芽。
只要将大麦先在水中浸几天,将水排干后,让大麦在15.5摄氏度下保持五天,它就会发芽。
在这种条件下,大麦的种皮会裂开,开始抽芽,这时的大麦叫做绿麦芽。
同所有种子一样,大麦中含有的营养可以维持种子的生长,直至它通过光合作用自己制造营养。
在发芽过程中,大麦释放的酶会将这些淀粉养份转换成糖,维持麦芽的生长。
发芽过程的关键是在刚刚出现糖转化酶,但大部分淀粉尚未被转化的时候,停止大麦的萌芽过程。
最终这些酶会生成糖,供酵母形成啤酒中的酒精。
发芽的大麦
当这个自然过程释放出酶以后,逐渐升高温度,将绿麦芽烘干。
麦芽风味和颜色的浓淡取决于干燥过程中的温度。
最后一个处理步骤是除去发芽过程中长出的小根茎,然后就可以将麦芽用于酿酒了。
大多数酿酒厂都会购买符合规格要求的已经发芽的大麦。
酒花
用于酿造啤酒的酒花是啤酒花藤的花,它属于大麻属(大麻科)。
酒花与另一种大家可能听说过的大麻属植物是近亲,那就是大麻,但与大麻不同的是,酒花不会对精神产生作用。
酒花中含酸,所以啤酒会有苦味,此外还含有油,赋予啤酒一些口味和芳香。
往啤酒中添加酒花还能抑制某些细菌的形成,这些细菌会让啤酒变质。
酒花种类千差万别,往啤酒中添加不同的酒花会形成不同的口味、香味和苦涩度。
在美国,酒花主要在华盛顿州种植。
德国、英格兰南部和澳大利亚也种植酒花。
酵母
酵母是一种单细胞微生物,它的作用是生成啤酒中的酒精和二氧化碳。
用于酿制啤酒的酵母也多种多样。
就像发酵面包要用发酵生面团(酵头)中的酵母形成特有的口味一样,在啤酒中使用不同的酵母也会给啤酒带来不同的口味。
啤酒酵母主要分两大类:
麦芽酒酵母和陈贮啤酒酵母。
麦芽酒酵母为顶部发酵的酵母,也就是说,在发酵期间,它会浮到啤酒表面附近,通常比较适宜的发酵温度是21摄氏度左右。
陈贮啤酒酵母为底部发酵的酵母。
它的发酵速度较慢,发酵温度较低,约为10摄氏度。
麦芽浆
通过制作麦芽浆,将麦芽中的淀粉转换为可发酵的糖。
在卡罗来纳酿酒厂,这个过程的第一步是用成对的辊粉碎麦芽,轧开种仁。
粉碎过程中需要进行精确的权衡:
轧碎的种仁越多,可从麦粒中获得的糖就越多;
但是如果轧碎的种仁过多,种仁外面的种皮也会脱落,这会导致麦芽浆稠滞。
如果轧碎的种仁比例恰当,则当制麦芽浆的过程完成时,所有种皮会形成一个滤床,可过滤液体中的所有固体。
但是如果碎裂的种皮过多,则会造成堵塞,导致液体无法滤过,即麦芽浆稠滞。
谷物磨粉机
接下来,要通过给料管将轧碎的麦粒送入麦芽浆过滤桶。
这个保温容器上安装了水合器,可以向进入的麦粒喷洒热水。
这个步骤可以避免麦芽浆中有干燥区,因为存在干燥区会导致糖份损失。
湿的麦粒要在麦芽浆过滤桶中保存一小时。
因为这个容器是保温的,所以温度可以保持在65摄氏度左右。
麦芽浆过滤桶
制作麦芽浆的目的是将麦芽中的淀粉转换为可发酵的糖,用于下一步酿制过程。
淀粉是许多葡萄糖分子成串链接在一起形成的聚合物,必须先将这些分子链分解为只含两三个葡萄糖分子的分子链,才能进行发酵。
我们在前面说过,麦芽中含有酶,可以帮助转化淀粉。
麦芽中有两种酶:
阿尔法淀粉酶和贝塔淀粉酶。
阿尔法酶可以对半分解淀粉的长分子链。
贝塔酶可以从淀粉分子链的两端每次“砍”下来几个分子,从而达到分解的目的。
只有这两种酶同时工作,才能在合理的时间内完成转化。
不过有一个限制:
阿尔法酶活性最强的温度范围是65到67摄氏度,而贝塔酶活性最强的温度范围是52到62摄氏度。
所以,要仔细控制麦芽浆的温度和持续时间,才能保证好的转化效果。
完成麦芽浆制作过程的最后两步是过滤和喷水。
液体从麦芽浆过滤桶的底部排出后,要重新回到顶部,以便通过酒糟种皮进行过滤。
然后要向麦粒上浇热水,确保冲掉所有糖份。
这个过程叫喷水。
麦芽浆的制作是一个神奇的过程。
在开始制作麦芽浆之前,麦粒一点也不甜,但在麦芽浆制作完成后,流出的液体既甜又粘。
接下来,这种主要含有可发酵糖的液体要进行沸煮。
麦芽汁
啤酒酿造过程的下一步叫做沸煮。
沸煮完成后,可得到沸煮过的麦汁。
开始沸煮之前,要将从麦芽浆获得的液体倒入巨大的麦芽汁浸煮锅。
卡罗来纳酿酒厂使用的浸煮锅的容量超过2270升。
这是一个蒸汽夹套的麦芽汁浸煮锅。
这个锅有两层锅壁,蒸汽在夹层中循环。
这样可以保证均匀加热,因为底部和侧面都可以受热。
将温度升高到让液体完全沸腾,并保持该温度90分钟。
沸腾的麦芽汁
在沸煮开始时,要添加酒花。
这些酒花叫做沸煮酒花,用于增加啤酒的苦味。
啤酒中的苦味是一些酸造成的,从酒花中提取这些酸可不容易,这正是最长需要沸煮90分钟的原因。
会产生啤酒花风味和香味的油挥发性很强,蒸发很快,所以沸腾的酒花只会增加啤酒的苦味,风味和香味都是后来加进去的。
麦芽汁浸煮锅
根据酿造的啤酒类型,可以在沸煮的最后阶段添加更多酒花,这些酒花叫做调节酒花。
通常,酒花是在结束之前的15分钟左右加入的,来增加啤酒的风味。
在快结束之前的几分钟加入的酒花是为了增加啤酒的香味。
酒花中的油会给啤酒带来特有的酒花气味,这些油是挥发性最强的,所以只需将这些酒花在热麦芽汁中浸几分钟,这些油就可以提取出来,就像泡茶一样。
卡罗来纳酿酒厂酿造的某些品牌的啤酒要分三次添加调节酒花。
为了保证每批啤酒的口味一致,需要在每次沸煮过程中的同一个时刻添加相同数量的同一种酒花。
固体分离
在麦芽汁进入下一个环节之前,必须将所有固体从液体中分离出来。
分离的方法非常精细。
麦芽汁从锅中抽出后,通过喷嘴重新压入锅中。
液体的这种流动会形成漩涡;
如果您曾经在茶杯中搅过茶叶,就会知道茶叶会集中到漩涡中心去。
麦芽汁浸煮锅中形成漩涡后,酒花和所有其他固体也都会集中到中心。
这时候关闭泵。
经过大约20分钟,漩涡会逐渐停止,固体沉淀在底部,形成一个相当结实的圆锥体。
让啤酒产生漩涡的漩涡泵
排出麦芽汁时,固体会留在锅内。
然后,麦芽汁必须冷却到适合酵母的温度。
这是通过液体对液体热交换器完成的。
麦芽汁在一套管道中循环,冷却水在另一套管道中循环。
含有热麦芽汁的管道会将热量传递到含有冷却水的管道。
热交换器
首先将冷却水冷却,这样冷却整批麦芽汁所需的水量与麦芽汁的量大致相等。
冷却水最后的温度会达到大约76摄氏度,然后保存在保温储罐里,用于酿造下一批啤酒。
这样冷却既节约水,又节约能源。
热水和冷水储罐
重要的是迅速冷却麦芽汁,以便立即添加酵母,开始发酵。
这可以减少酵母偶然散发到空中造成污染的机会。
发酵过程中,酵母将麦芽汁中的葡萄糖转换成乙醇和二氧化碳气体,同时为啤酒增加酒精含量和碳酸饱和度。
开始发酵过程时,要将冷却后的麦芽汁转移到已经添加了酵母的发酵容器中。
如果要制造麦芽酒,则将麦芽汁在20摄氏度的恒温下保持大约两周。
如果要制造陈贮啤酒,则将麦芽汁在9摄氏度的恒温下保持大约六周。
因为发酵会产生大量的热量,所以必须不断给发酵罐降温,保持适当的温度。
发酵罐
这些发酵罐的容量超过9085升,也就是说,一个发酵罐可容纳四批麦芽汁。
因为发酵最少需要两个星期,所以酿酒厂的产量受到发酵罐数量的限制。
第一次将麦芽汁加到酵母上时,要测量混合物的比重。
以后可能还要再次测量比重,以判断啤酒中的酒精含量,来决定停止发酵的时间。
单击此处可了解有关测量啤酒中酒精含量的详细信息。
除了一根用于排出二氧化碳的又长又窄的通气管外,发酵罐是密封容器,与空气隔离。
由于管道中有CO2在不停地流动,阻止了外面的空气进入发酵罐,因而减少了因酵母散发造成污染的机会。
发酵接近完成的时候,大部分酵母都会沉淀在发酵罐底部。
发酵罐的底部为锥形,便于收集和清除酵母,然后保存起来用于酿造下一批啤酒。
酵母可以重复使用多次。
仅当酵母发生变化并产生不同的口味时,才需要更换酵母。
毕竟,口味的一致性对商业酿酒是至关重要的。
在发酵过程中,当比重达到预先设定的水平时,就要盖上二氧化碳通气管的盖子。
此时,发酵罐就完全密封了。
随着发酵过程的继续,CO2不断增加,压力也随之增加。
啤酒中的大部分碳酸饱和度都是在这个过程中完成的,剩余的碳酸饱和度是后来在酿造过程中人工添加的。
从这个时候开始,啤酒要一直进行加压保存,只有装瓶的短暂过程除外。
发酵结束时,啤酒温度被冷却到大约0摄氏度。
这有助于剩余的酵母沉淀在发酵罐的底部,同时,在这个较低的温度下,溶液中产生的其他不需要的蛋白质也会留在发酵罐底部。
既然大部分固体都沉淀在底部,所以可以慢慢将啤酒从发酵罐中抽出,并滤掉所有其他固体。
啤酒经过过滤器后,进入另一个名叫清啤酒罐的罐子。
这是啤酒在装瓶或装桶之前的最后一站。
在这个罐子里,通过多孔石向啤酒吹送少许额外的CO2,来调节二氧化碳的含量。
酵母产生酒精和二氧化碳的过程
酵母第一次接触到麦芽汁时,葡萄糖(C6H12O6)的浓度非常高;
所以通过扩散,葡萄糖会进入酵母。
事实上,只要溶液里还有葡萄糖,它就会不断进入酵母。
每个葡萄糖分子进入酵母后,即开始通过10个步骤进行分解,这个过程称为糖酵解。
糖酵解的产物是两个含三个碳原子的糖分子(丙酮酸)和一些腺苷三磷酸(ATP),它们为酵母提供能量,让酵母繁殖。
接下来,酵母将两个丙酮酸转化成二氧化碳(CO2)和乙醇(CH3CH2OH),后者就是啤酒中的酒精。
总的反应是:
C6H12O6=>
2(CH3CH2OH)+2(CO2)
啤酒装瓶和装桶
在啤酒装瓶、装桶的过程中,最重要的是避免啤酒因为酵母散发而造成污染,并且要对啤酒进行氧气隔离。
这两个因素是导致啤酒贮藏寿命缩短的主要原因。
将啤酒装入瓶子和酒桶的方式非常相似;
但装瓶的步骤稍多一些,所以我们在下面介绍装瓶。
卡罗来纳酿酒厂的装瓶生产线每分钟可以装100个12盎斯(355毫升)的酒瓶。
在这个过程开始时,将空酒瓶装到装瓶生产线上。
先用含氯的溶液洗涤酒瓶,然后用CO2将酒瓶中的溶液吹干。
酒瓶清洗——在生产线的这一段,酒瓶被翻转过来后,用洗涤液
进行清洗,然后用CO2吹干,最后再倒置过来。
然后,酒瓶将进入一个类似于转动架的机构,它可一次夹住12个酒瓶。
每个瓶子顺着转动架转一次。
在转的过程中,会多次用CO2清洁酒瓶,然后才会装酒。
酒瓶用CO2加压,这样在将啤酒压入酒瓶时就不会产生过多的泡沫。
啤酒灌装到酒瓶中后,会逐渐将啤酒减压到环境压力。
当每个装满啤酒的酒瓶离开转动架时,会立即补上一个空酒瓶。
装瓶站
下一步流程是封盖。
不过,此时酒瓶顶部还有一小段空气需要清除。
为了清除这部分空气,酒瓶会通过一段很窄的高压射水流,水射到啤酒上时,会激起泡沫,将空气挤出酒瓶。
然后在空气重新进入酒瓶之前盖上盖子。
酒瓶封盖机
封上瓶盖之后,会清洗酒瓶的外部,除去整个过程中可能冒出的啤酒泡沫。
瓶子清洗——注意酒瓶中有泡沫
令人惊奇的是,装瓶过程中最困难的一步是给酒瓶贴标签。
让标签粘在又冷又湿的啤酒瓶上可不容易。
标签被送入贴标签机,里面有一个旋转装置将胶水涂到标签上,然后将标签贴到经过的酒瓶上。
正常情况下,标签会准确、平滑和牢固地贴在酒瓶上。
贴标签机
在酒瓶经过专用的喷墨打印机的打印头时,会在标签上打上日期。
标签上会出现啤酒装瓶的日期以及“推荐饮用截止”日期(装瓶日期后三个月)。
标签打印机
家庭酿酒
如果您觉得前面介绍的过程很复杂,您肯定不理解怎么会有人自己酿啤酒。
不过,您已经知道,酿酒过程之所以复杂,大多是因为商业酿酒厂要保证所有批次的啤酒口味年复一年地保持一致。
典型的全套家庭酿酒设备
大多数自己酿啤酒的人没有这些要求,对他们来说,就算每次酿造的啤酒味道略有不同,也没什么大不了的。
啤酒的种类繁多,许多自己酿啤酒的人从未两次酿出完全一样的啤酒来。
您可以在家庭酿酒商店(见下一页中的链接)买到麦精,麦精是从麦芽浆中提取出来的可发酵糖。
这样就免除了一个非常复杂的步骤。
不过,如果您愿意,也完全可以在家自己制作麦芽浆。
基本的全套家庭酿酒设备包括:
发酵容器(一只桶或玻璃水壶)
几条软管,用于将啤酒从一个容器吸到另一个容器,或者用于装瓶子
一个气塞,让二氧化碳从发酵容器中逸出,并阻止空气进入
一些用于清洗发酵罐、酒瓶和软管的清洗设备
浮式温度计
浮式液体比重计
封盖机
漏斗
所有这些设备和酿酒原料都可从家庭酿酒商店买到,有时还会打包出售。
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