麦汁制备技术 糖化工艺 程康

1. 麦汁制备技术 糖化工艺 程康 1

2. 第一节 糖化概述 1、糖化定义：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，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。

3. 浸出物、糖化锅与糖化曲线 糖化锅 • 麦汁浸出物中应包含; 酵母营养基础物质：酵母代谢基础物质：产品组成物质：风味组成物质：还原物质：缓冲物质： 糖化曲线

4. 4、糖化目标和要求 ①按照啤酒类型、啤酒厂对啤酒、麦汁质量、成本、生产方式的要求，选择原料，确定麦芽和辅料比例， 依据麦芽质量等因素确定糖化工艺，充分利用酶的生物化学作用、物理手段使粉碎原料中可溶、不可溶的有益内容物质溶出，适当、快速地分解， 形成尽可能多的有益浸出物，有利于糖化收得率高，并尽量使对啤酒质量不利的物质浸出少、不利的变化少。 ②糖化完的醪液有利于麦汁过滤，过滤结束的麦汁有利于麦汁煮沸、麦汁处理，确保定型麦汁的质量好、组成好，从而对啤酒发酵、啤酒过滤、啤酒口味、成品啤酒质量有利 ③糖化过程所需时间能满足日糖化锅次的要求，适合高浓麦汁生产，有利于降低麦汁生成本。

5. 第二节 糖化理论 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。 • 糖化时水解数量最多是淀粉；对啤酒质量影响大变化是蛋白质、多酚物质、脂肪酸等；

6. 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。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。 第二节 糖化理论 • 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。

7. 一、淀粉水解 1、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； 在蛋白质“框架”中的大淀粉颗粒 蛋白质“框架” • 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；

8. （a）大麦 (b)麦芽 (c)小麦 (f)燕麦 (d)大米 (e)玉米 不同谷物淀粉颗粒的形态和大小 多种谷物的淀粉颗粒形态

9. 大麦和麦芽中淀粉的结构及特点

10. 直链淀粉和支链淀粉结构及特点、

12. 多种谷物中直链淀粉和支链淀粉比例

13. 2、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： 〇淀粉颗粒的吸水膨胀 〇淀粉颗粒的糊化 〇糊化淀粉的酶水解（液化 糖化）

14. 3、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。

15. 糊化温度与谷物种类

16. 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。

17. 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。

18. 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α-淀粉酶，添加有利于α--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来降低醪液粘度，促进淀粉彻底的糊化。

19. 4、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。

20. 5、淀粉的酶水解 在糖化时糊化淀粉在63—72℃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。 休止时间、温度、 pH对酶活力影响

21. 麦芽ß－淀粉酶 麦芽α—淀粉酶 最适温度℃ 60-65（63） 70-75（72） 最适pH 5.4-5.6 5.6-5.8 失活温度 70 80 作用的键 α-1.4G糖苷键 α-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 缓慢 迅速，液化型 对麦汁EV影响 影响大糖化型 影响相对小 对麦汁I2影响 相对大小相对大 麦芽中ß－淀粉酶与α—淀粉酶比较

22. （1）糊化、液化、糖化 液化：在α-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。 糖化：糊化淀粉在ß-淀粉酶作用下，水解为大量的可发酵性糖的过程。 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，通过液化作用产生大量的低聚糖，为ß－淀粉酶作用提供大量的非还原性末端促进ß－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。

23. 淀粉酶水解过程

24. 其他重要的淀粉水解酶作用条件

25. 6、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.可发酵性糖组成合理，麦芽三糖比例在12%。 5.在保证上述目标前提下，淀粉水解速度快。

26. 7、评价淀粉水解方法及控制 可在糖化保温（68-72℃）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，碘反应呈无色反应，碘检合格时间短，可说明糖化基本完全，糖化醪质量好。 辅料醪：糊化结束后取样检查。约3分钟内糊化醪出现明显分层，上层液澄清，碘检呈紫红色，说明糊化完全。

27. 7.评价淀粉水解效果及控制 麦糟分析中可分解浸出物〈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;

28. 8.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

29. 8、影响淀粉水解因素 1）温度 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。 37—45℃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。

30. 63℃适合ß-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；63℃适合ß-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； 〇与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； 1）温度 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% 84.7% 碘值 0.38 0.25 0.15

31. 66-68℃：ß -淀粉酶活力下降，α-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α-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。 1）温度

32. 100℃：采用分醪煮沸的措施，醪液温度高，淀粉水解酶会失活，但有利于淀粉糊化，改善淀粉水解效果，可提高糖化收得率。100℃：采用分醪煮沸的措施，醪液温度高，淀粉水解酶会失活，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、α-淀粉酶作用，又有利于ß -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 1）温度

33. 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ß -淀粉酶作用，又适合α-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pH 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

34. 3）醪液浓度 浓醪：可提高淀粉水解酶的耐温性，特别ß -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。

35. 料水比 1：2 1：3 1：4 1：5 协定麦汁EV 83.7% 81.5% 79.9% 80% 64℃30分钟休止 82.8% 82.8 84.0% 84.8% 70℃糖化时间 分钟 30 20 12 10 3）醪液浓度 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

36. 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，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。

37. 5）粉碎物的组成 麦皮比例％ 43 34 27 18 糖化时间(分钟） 27 22 20 20 EV（％） 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18—22%时，才能保证糖化时淀粉彻底水解。

38. 6）休止时间 糖化时必须保持足够的休止时间，确保淀粉全部水解，影响糖化休止时间的因素：糖化温度、醪液浓度、麦芽质量、粉碎物组成等因素。

39. 影响休止时间的因素 • 通常在70℃-72℃休止时碘检合格所需时间短，选择63℃休止时休止时间长，才能保证麦汁最终发酵度（外观）高； • 在63-70℃温度休止时间一定时，可调整糖化休止温度，也就是分步糖化，既有利于淀粉糊化，又能借助ß-淀粉酶、α-淀粉酶共同作用，促使淀粉彻底水解，且形成的可发酵性糖多； • 高浓糖化时因酶水解速度下降休止时间会更长些 • 对于溶解差、不均匀、酶活力低的麦芽、原料粉碎较粗，有必要延长糖化休止时间，确保淀粉尽可能彻底水解。

40. 7、辅料糊化效果的影响 • 辅料糊化效果好，并醪后淀粉酶对其分解速度快、分解彻底。辅料若要到达糊化效果好的前提条件是： • 合理的辅料比例； • 合理的料水比； • 根据辅料性质选择合适酶制剂，剂量充足； • 根据辅料性质和酶制剂的特性选择合理糊化工艺 • 由于Ca2+对α-淀粉酶活力有促进作用并使α-淀粉酶具有较高的抗热变性能力。因此，可适当添加钙盐； • 辅料醪pH5.8-6.2。

41. 8.氧负荷和搅拌 • 氧负荷：醪液吸氧严重，使蛋白质分子变大，增大的分子链还会与碳水化合物和脂类结合，影响淀粉颗粒吸水膨胀及糊化，使麦汁最终发酵度下降，碘值上升。 • 搅拌的影响：淀粉水解时，开动搅拌器进行搅拌，使淀粉酶与碳水化合物充分接触，有利于淀粉的水解。但强烈搅拌会导致醪液吸氧严重。所以，一般采用周期性间歇搅拌。

42. 9.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α－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；

43. 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pH5.5； e、选择63℃糖化长时休止或分步糖化62℃45min/65℃45min/68 ℃ 30min/ 70 ℃ 30min； f、采用73—74℃的酶终止温度； G、添加酶制剂。 9.提高成品啤酒发酵度途径

44. 10.降低麦汁碘值的途径 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； 可提高啤酒非生物稳定性； 降低啤酒过滤的费用；

45. 10.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确定是否分醪煮沸以及酶终止温度。

46. 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73－74度，使麦汁中残留的α-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α－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。 10.降低麦汁碘值的途径

47. 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）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： 氨基酸，蛋白质是两性化合物、等电点 蛋白质是胶体物质、具备电荷、水合、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；

48. 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。 ß－球蛋白的等电点低，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;α－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。

49. 2、蛋白质分解意义和控制 （1）蛋白质分解产物意义 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；

50. 糖化完醪液中高分子蛋白质分解产物多，会影响以后的酿造过程，生产成本上升，间接影响啤酒质量；糖化完醪液中高分子蛋白质分解产物多，会影响以后的酿造过程，生产成本上升，间接影响啤酒质量； 醪液严重吸氧，二硫键形成，蛋白质分子变大，影响麦汁过滤、非生物稳定性； 醪液分醪煮沸，促进蛋白质变性，有利于啤酒非生物稳定性； 啤酒中高分子蛋白质分解产物会影响啤酒的非生物稳定性，有利于啤酒泡沫、醇厚性。 （1）蛋白质分解产物意义