麦汁煮沸工艺程康

麦汁煮沸工艺 程康

第一节麦汁煮沸中的变化 一、麦汁煮沸的目的和要求 1、麦汁煮沸的目的蒸发多余水份；酶失活；麦汁杀菌; 酒花苦味物质的溶出，异构化; 蛋白质凝聚、析出蛋白质与多酚结合低温析出；还原物质的形成；不良气味物质排除; 不希望的负面反应; 脂肪酸的转化、固形物的降解、碘值上升; 色素物质的形成、发生氧化过程或自氧化、PH下降; 高温负荷“物质”形成、类黑素反应、Streckerabbau、脂肪酸的氧化、DMS、酒花油;

一、麦汁煮沸的目的及要求 2、麦汁煮沸的要求 1)煮沸结束时麦汁浓度达到工艺要求。 2)变性蛋白质的凝聚.析出以及蛋白质与多酚结合低温析出,能有利于啤酒的非生物稳定性，又不影响啤酒泡沫。 3)麦汁煮沸中添加的酒花能使苦味强度满足消费者的要求，苦味质量好无后苦味。能满足啤酒对酒花香味的要求。有利于热凝固物的排除。 4)在麦汁煮沸过程中能源消耗低，新鲜蒸汽消耗低，回收二次蒸汽。 5)能较彻底地排除DMS,有利于啤酒质量。煮沸锅占用时间少，设备利用率高。 6）在达到上述目标前提下，对麦汁质量负面影响小。

二、麦汁煮沸时物理和化学变化 1.麦汁灭菌处理：由原辅料、设备所带入的某些微生物在糖化过滤时还可能存活；添加生物酸化麦汁会带入乳酸杆菌；煮沸时的各种添加剂、糖浆，都必须通过一定的煮沸时间，确保终了麦汁无菌；在以后的麦汁处理过程中也不应带入任何啤酒有害菌。 2.酶的破坏：麦汁煮沸使满锅麦汁中残留的少量酶彻底破坏，使之停止作用，煮沸终了麦汁的组成不再变化，故煮沸终了麦汁也称之为“定型麦汁”。

3.蒸发多余水分 • 满锅麦汁是头道和洗糟麦汁的混合体，在依据所希望的煮沸终了浓度范围内，可蒸发多余水分。 • 水分蒸发的数量可通过蒸发率反映，蒸发率公式如下 V1 －满锅麦汁体(100℃)； V2 －终了麦汁体积(100℃)。 • 煮沸时水分的蒸发，意味着带走能量、带走不良香味物质，也会带走酒花香味物质， • 蒸发率高低，会影响煮沸时能耗、不良气味物质的排除煮沸时间、色度、高温负荷和口味稳定性。

3.蒸发多余水分 • 蒸发率高低，影响满锅麦汁浓度、洗糟用水数量、影响糖化收得率、麦汁质量、煮沸时间 • 蒸发率也由过去的15%~18%下降到目前的5%~8% • 每小时水分蒸发率，就是煮沸强度，公式如下式中：m1% - 满锅麦汁浓度； m2% - 终了麦汁浓度； t-煮沸时间（小时）说明：在略煮沸前后麦汁密度的差别及煮沸前后麦汁中浸出物数量的变化后得出，

3.蒸发多余水分 • 煮沸强度是反映常压麦汁煮沸锅性能的指标； • 煮沸强度高：强烈意味着煮沸时麦汁运动也剧烈，有利于蛋白质的凝聚变性； • 如果已预定好所希望的煮沸终了浓度、煮沸强度等条件，人们就能估算出满锅麦汁浓度； • 传统的麦汁煮沸是在常压100℃条件下进行的。要求麦汁煮沸强度＞8%，可以促进蛋白质变性和凝聚。

1）意义：传统观点：麦汁煮沸效果好坏取决于蛋白质凝聚。1）意义：传统观点：麦汁煮沸效果好坏取决于蛋白质凝聚。煮沸中蛋白质凝聚是最重要的除去高分子蛋白质过程之一，是煮沸中最重要变化，蛋白质凝聚好坏会影响以后啤酒生产过程，啤酒非生物稳定性、泡沫、醇厚性以及啤酒生产成本。 2）要求：煮沸时凝聚析出蛋白质量多块大，麦汁易澄清，终了麦汁中可凝固性氮含量为约15—25mg/l（12%）；大约占3-6%的总可溶性氮煮沸时析出：辅料满锅麦汁3-6mg可凝固氮/100ml。 4.煮沸时蛋白质凝聚

3）影响煮沸时蛋白质凝聚因素 （1）煮沸时间（2）煮沸强度：取决于煮沸锅类型、结构、设备清洗、稳定压力的蒸汽供给（3）煮沸温度：低压麦汁煮沸温度选择102—104℃ （4）满锅麦汁pH值:调酸使满锅麦汁pH值在5.2-5.4 ,有利于煮沸时蛋白质凝聚。（5）满锅麦汁中可凝固性氮（6）酒花中多酚：

3）影响煮沸时蛋白质凝聚因素 （7）添加剂：在麦汁煮沸结束前的10-15分钟添加卡拉胶：4-8 g/hl 单宁酸：Tannin 3g/hl 卡拉胶：在加入酒花后，pH值在5.2-5.6，带负电荷的卡拉胶与麦汁中带正电荷的大分子物质相互吸附凝聚，从而使易形成浑浊物质减少，麦汁澄清、提高啤酒非生物稳定性。卡拉胶同带正电荷的金属离子和色素物质相互作用，使麦汁中的某些离子含量减少、可降低啤酒涩味，使啤酒口感柔和、同时啤酒的泡沫会更加洁白细腻。应注意不应影响啤酒酵母的性能。

5.类黑素、TBA、色度变化 1）煮沸过程中色度上升的幅度为 1 – 1,5 (-3)EBC/h； 2）色度变化原因：类黑素形成、焦糖化反应；酒花带入多酚物质、多酚物质氧化；浓度上升；

5.类黑素、TBA、色度变化 3）色度上升幅度取决： • 煮沸温度、加热介质的温度、煮沸时间、 • 高温氧化程度； • 多酚数量和状态、酒花制品类型及添加时刻 • 麦芽煮沸色度 • 麦汁pH值（越高，则色度上升幅度大） 4）还原物质形成：随着煮沸时间的延长，麦汁中的还原物质（如：类黑素）不断形成、增加；酒花多酚进入，也使麦汁还原能力增强。

5）类黑素的形成与高温负荷：麦汁煮沸时发生的类黑素反应中，会形成一些易挥发的含氮或含氧的杂环化合物，会发生氨基酸的Strecker降解，形成羰基化合物，不利于啤酒风味稳定性。5）类黑素的形成与高温负荷：麦汁煮沸时发生的类黑素反应中，会形成一些易挥发的含氮或含氧的杂环化合物，会发生氨基酸的Strecker降解，形成羰基化合物，不利于啤酒风味稳定性。 TBA:硫代巴比妥酸值；反映高温形成羰基化合物高温负荷:分为煮沸前、中、后的高温负荷要求：要求煮沸终了麦汁TBA〈40 在麦汁预热、煮沸及麦汁处理的高温阶段时，麦汁温度越高、局部麦汁温度越高、在高温下时间越长，都会形成较多的类黑素、含氮或含氧的杂环化合物、羰基化合物。TBA上升幅度大，其原因： 5.类黑素、TBA、色度变化

煮沸时蒸汽压力低，煮沸锅清洗不够，或煮沸锅结构、性能差，导致煮沸强度低、煮沸时间长；煮沸时蒸汽压力低，煮沸锅清洗不够，或煮沸锅结构、性能差，导致煮沸强度低、煮沸时间长；满锅麦汁pH高、可凝固性氮含量高、浓度过低，导致麦汁煮沸时间长；头道麦汁过早预热到90℃以上；麦汁预热时对流效果不好，蒸汽压力过高使麦汁局部过热，或加热煮沸时加热介质与麦汁的温差过大；麦汁在麦汁处理时的高温阶段停留时间长；煮沸过程中没有使用添加剂，促进蛋白质凝聚，意味着麦汁煮沸时间延长；煮沸温度高； 5.类黑素、TBA、色度变化

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6.不良气味物质的分解和排除 1）煮沸时不良气味物质的排除: DMS；麦芽、酒花中其他不良气味物质；煮沸时形成的不良气味物质； 2）DMS：赋予啤酒令人不愉快洋葱味或煮熟的芹菜味；要求;带辅料啤酒《40-80ug/l全麦啤酒 120-150ug/l ； 3）DMSP转化DMS速度取决于温度、PH、时间；必须将转化的DMS除去掉；

6.不良气味物质的分解和排除 4)煮沸时影响终了麦汁中总DMS游离DMS含量因素麦芽DMSP含量：<5-6ppm;焙焦温度不足麦芽，往往麦芽中DMSP含量高；辅料比例：辅料比例高，由麦芽带入的DMSP少糖化工艺：浸出糖化法无分醪煮沸，无DMSP预分解 pH： PH高，有利于DMSP分解；蒸发率：煮沸时蒸发率至少4—6%，才能保证DMS排除效果；麦汁处理时高温阶段，继续形成DMS，如何处理才是确保冷麦汁中DMS含量低关键；

7.麦汁酸度增加及pH下降 1）煮沸时麦汁酸度增加，pH值下降0.1-0.2单位， pH下降幅度还受缓冲物质影响满锅麦汁pH5.5-5.6；打出麦汁PH5.4-5.5 2）麦汁酸度增加原因：类黑素形成、带入呈酸性的酒花苦味物质、水分蒸发而浓度上升煮沸是加酸由于钙、镁离子与酸性蛋白质反应，同时释放氢离子而增酸；水中的离子与部分碱性磷酸盐反应而增酸。

7.麦汁酸度增加及pH下降 3）麦汁pH低的影响 • 低pH值有利于蛋白质凝固变性、蛋白质与多酚物质结合，有利于啤酒非生物稳定性； • 低pH值，美兰德反应不能充分进行，形成的类黑素 • 低pH值，多酚物质溶出、氧化、聚合少；色度上升较小； • pH值低时酒花苦味更细腻、柔和、协调、纯正； • 微生物对pH低很敏感，对麦汁灭菌有利； • 苦味物质利用率较低 • 不利于DMSP转化DMS。

7.麦汁酸度增加及pH下降 4）麦汁煮沸时最佳pH控制：煮沸结束前10-15分钟，将麦汁pH通过调酸降至5.2左右；原因： ①煮沸开始时麦汁pH高，有利于苦味物质溶出、异构化，提高酒花利用率，也有利于DMSP转化为DMS。 ②煮沸结束时前10-15min，将麦汁的pH通过调酸降至5.2左右，有利于适当的蛋白质凝聚析出，避免过于强烈的蛋白质析出，既有利于啤酒非生物稳定性，又有利于啤酒的泡沫、醇厚性

煮沸时高温有利变化、负面效果与能耗

第二节：麦汁煮沸的方法及煮沸设备 一、麦汁煮沸设备 1、要求 1）能确保麦汁煮沸效果，蛋白质凝聚析出、DMS排除效果好、TBA上升的幅度小； 2）在加热，煮沸的过程中能避免局部过热，能形成强烈对流，高效率进行麦汁煮沸； 3）能进行密封式麦汁煮沸，麦汁高温氧化少，二次蒸汽的温度高，麦汁煮沸不易溢出； 4）能自动添加酒花及其他添加剂; 5）能自动控制麦汁煮沸过程，在线测定麦汁浓度、体积并自动控制蒸汽压力，加热过程及煮沸时间； 6）尽可能地缩短整个麦汁煮沸过程占用时间； 7）麦汁煮沸锅不易结垢、能确保自动化的清洗；

2、麦汁煮沸锅的类型 1）按加热方式可分为直火加热和间接加热，目前广泛采用间接加热，既蒸汽或热水加热； 2）按加热装置可分为夹套加热和列管式加热； 3)在煮沸锅体内设加热装置:内加热麦汁煮沸锅在煮沸锅锅体外安装加热器:外加热器麦汁煮沸锅； 4)依据煮沸锅锅内的压力或煮沸时麦汁温度可分为；常压麦汁煮沸锅和带压麦汁煮沸锅； 5）依据加热面上液层的厚度不同分为1薄层蒸发煮沸锅和非薄层蒸发煮沸锅

3.煮沸锅的材质、几何尺寸、容量及附属装置 （1）材质：锅体材质大多数采用不锈钢。锅体外安装保温层以及保护外壳。紫铜热传递效率高，作为加热装置的材质，可使加热面积小，或使加热介质的温度低些，铜还会诱导麦汁氧化。（2）容量：麦汁煮沸锅的容量一般按8～9hL/100kg投料量计算。目前大多数啤酒厂还配备麦汁暂存槽。麦汁暂存槽一般不安装加热装置，但必须有保温层，要求过滤麦汁从底部进入麦汁暂存槽。

3.煮沸锅的材质、几何尺寸、容量及附属装置 （3）麦汁高度与锅直径的比例：1︰（1～2）,有利于加热装置安装，形成较大的水分蒸发表面，有利于煮沸时形成强烈对流，避免麦汁溢出。（4）环形冷凝水收集槽：能保证二次蒸汽冷凝水顺利排出。如果回流到锅内，则不利于不良气味物质的排除。

4.夹套加热的麦汁煮沸锅 1）圆形夹套加热煮沸锅：随锅容量增加，煮沸锅加热面积不呈比例上升，煮沸时形成麦汁对流不强烈，煮沸强度低，影响蛋白质凝聚效果。

4.夹套加热的麦汁煮沸锅 2）矩形不对称夹套加热煮沸锅 • 麦汁对流比圆形夹套煮沸锅要强烈些。为了保证均匀麦汁煮沸，一般采用搅拌器，又导致煮沸时产生泡沫，为了避免麦汁溢出，通常采用开口式麦汁煮沸，会导致麦汁高温吸氧多，二次蒸汽温度低，不利于废热回收等缺陷。

4.夹套加热的麦汁煮沸锅 3）向上突起的夹套加热煮沸锅 • 加热装置分两个区间，中部加热夹套的加热面积大，蒸汽压力高，麦汁的液位高度也低些，有利于形成强烈的对流；但加工复杂。不适合大容量的煮沸锅；

5、内加热器煮沸锅 1）传统内加热器煮沸锅的优点麦汁在加热、煮沸过程中呈自然对流，但由于加热面积足够大，煮沸强度较高；内加热器在锅中央安装、简单；蒸汽压力比圆形煮沸锅低，降低麦汁与加热介质的温差无循环泵，产生剪切力、耗电量、热辐射小；密封式麦汁煮沸，带入空气少，二次蒸汽温度高，便于废热回收；设备结构简单，维修方便；

老式内加热器和加热面上结垢

2）传统内加热器煮沸锅的缺陷 • 自然对流加热、流速低、均匀性差，易发生麦汁局部过热、焦糊化、形成垢层，煮沸开始时形成脉冲、过强蛋白质沉淀、热负荷高、热交换效率低。 • 无密封式人孔、无酒花添加罐，煮沸时麦汁可能溢出，导致麦汁损失，甚至伤人。 • 煮沸时形成不可控制的对流，水分蒸发面积小，为除去不利气味物质，蒸发率高。蒸发量大且清洗频繁，能耗高、生产成本和环境负担大、煮沸强度低。

3）现代化内加热煮沸锅的特点 （1）合理锅几何尺寸、安装锥形上升管、泄压口、伞形罩，能形成强烈、可控麦汁流动，麦汁能均匀加热、煮沸。（2）安装循环管，利用调频泵进行循环，麦汁加热、煮沸是强制性加热，在加热开始时能确保麦汁在加热器中、锅内形成强烈对流，有利于降低高温负荷、不良气味物质的排除，而且加热面上的垢层形成速度慢，清洗循环周期长。（3）采用过程导向优化技术，改善麦汁煮沸效果。（4）安装麦汁预热器，也有利于麦汁预热均匀，降低煮沸前的高温负荷，有利于啤酒口味稳定性。

图4.115：Steinecker 公司内加热器上的双层伞形罩图4.116Huppmanng公司加热器上的伞形罩锥形导流管、伞形罩

带泵循环的内加热煮沸锅

Stromboli内加热煮沸锅 Stromboli内加热煮沸系统特点 • 将循环麦汁上升管插入大直径的中心管，产生自吸喷射泵， • 锅的底部安装多个麦汁出口，通过调频泵（6～8次循环/h）使麦汁从多个出口均匀流出，流进麦汁上升管形成向上运动，通过自吸喷射泵产生吸力，使加热管中的麦汁能连续有效地吸进大直径的中心上升管，喷射到双层伞形罩 • 麦汁能均匀混合、形成蒸发面积大，不仅在任何阶段能避免形成脉冲，加热管内不易结垢，而且在蒸发率较低的(降低到3%～4%)

Stromboli内加热煮沸锅 Stromboli内加热煮沸煮沸程序： 1.加热阶段：加热介质压力高和泵循环流量大，避免脉冲出现； 2.煮沸阶段1: 较低加热介质压力和泵循环流量，促进蛋白质凝聚阶段； 3.煮沸休止：无热量供给阶段，酒花油的保护； 4.煮沸阶段2：添加酸调pH、促进蛋白凝聚；

6、外加热器煮沸锅

（1）外加热器煮沸锅的优点 • 外加热煮沸器属于强制对流加热，流速可达2.5m/s，可大大提高热交换效率，麦汁预热时不会产生局部过热，不易产生垢层。 • 麦汁在外加热器中压力升高，加热到102～108℃，有利于蛋白质凝聚、α-酸异构化， • 当麦汁切线进入锅内后，发生降压降温过程，有利于水分蒸发、不良气味物质排除；有利于锅内麦汁均匀地混合，并形成强烈的对流。 • 加热装置安装在锅外，不占用锅内体积，加热面积设计不受限制，能允许采用较低压力的蒸汽进行麦汁煮沸，可降低麦汁与加热介质之间的温差；

（1）外加热器煮沸锅的优点 • 二次蒸汽回收增压，用于外加热麦汁煮沸，降低了能源消耗，降低了生产成本。 • 由于能调整麦汁在外加热器出口时的温度及锅内麦汁循环次数，可根据工艺的要求来调整煮沸强度，并自动控制麦汁加热、煮沸过程 • 如果安装两个锅交替作为煮沸锅、回旋沉淀槽使用，可省去打麦汁过程，可降低煮沸后的高温负荷，有利于啤酒口味稳定性。

Merlin和轻柔型Kaspar Schulz煮沸系统 轻柔型Kaspar Schulz煮沸系统 Merlin麦汁煮沸系统

二、带压麦汁煮沸工艺 1、带压煮沸工艺：指锅内压力大于当地大气压，锅内沸点提高，煮沸温度也上升：会带来：促进蛋白质凝聚；有利于α-酸溶出及异构化； DMSP转化为DMS的速度加快；缩短煮沸时间，适合于日糖化锅次多麦汁生产；二次蒸汽温度高，便于回收二次蒸汽、降低能耗。注意：过高温度会导致类黑素形成多、高温负荷高、多酚物质聚合程度大等负面影响。

2.带压麦汁煮沸工艺分类 • 依据煮沸锅内的压力大小或者煮沸时麦汁温度的高低，可分为低压麦汁煮沸、连续高温麦汁煮沸。目前广泛应用低压麦汁煮沸工艺。 • 低压煮沸：麦汁在外加热器中加热到101～112℃，锅内常压。 • 低压煮沸：麦汁在带压麦汁煮沸锅中加热到101～112℃。 • 连续高温麦汁煮沸：采用分次加热升压，使麦汁温度升到130～140℃，保温一段时间，然后分次降压降温到100℃。

3、低压麦汁煮沸工艺 1）低压麦汁煮沸：煮沸温度110—113℃，目前采用102—104℃；包括加热，常压前煮沸，升压，带压煮沸，降压、常压后煮沸等步骤。 • 不足：不利于DMS排除、高温负荷大

2）动态低压煮沸工艺 • （1）动态低压煮沸步骤 • 常压下预煮沸：除去煮沸锅、压力调节系统和蒸汽冷凝器中的空气； • 在煮沸锅中进行动态低压煮沸，循环6次 • 常压下后煮沸：麦汁达到需要浓度；

2）动态低压煮沸工艺 （2）动态低压煮沸优点： • 降压时麦汁内部到处都产生气泡，增大麦汁和蒸汽间的接触面积，能够提高对有害风味物质的汽提，也有利于热凝固物的凝聚，TBA上升幅度小，也有利于均匀煮沸； • 降压时产生的二次蒸汽温度高，降低能耗，回收水罐内的水从80℃升高到97℃，用于下一批麦汁预热。 • 升压过程温度上升，有利于蛋白质凝聚、苦味物质异构化，能在45－50min内完成煮沸，蒸发率在3.5－5.0%。 • 外加热煮沸锅煮沸工艺也相当于动态低压煮沸

4.高温短时的连续麦汁煮沸工艺 1）麦汁加热到130～140℃，并停留3～6min，能满足蛋白质凝聚、α-酸异构化的要求。煮沸时能源消耗低，煮沸时间短 2）易产生焦糊味，易结垢、需频繁清洗，最关键是DMS排出不足，TBA上升幅度过大，不利于啤酒口味、口味稳定性。 1-暂存罐 2-泵 3-一级换热器4-二级换热5-三级热交换器 6-保温段7-第一级蒸发罐 8-第二级蒸发罐

第三节酒花添加及酒花内容物质变化 一、酒花添加的目的、要求 1．酒花添加的目的酒花中含有酒花树脂、酒花油、酒花多酚物质等重要成分，一般在麦汁煮沸过程中分次添加酒花： ①酒花苦味物质溶出、异构化，赋予啤酒独特、爽快苦味 ②酒花油中的某些成分进入麦汁中，赋予啤酒独特的酒花香味； ③酒花多酚物质与蛋白质结合，在低温下析出，提高啤酒的非生物稳定性； ④异构化的酒花树脂，有利于啤酒泡沫性能；并且具有一定的抑菌作用，还有利于啤酒的生物稳定性。

一、酒花添加的目的、要求 2.酒花添加要求 • 使啤酒苦味强度稳定且满足消费者的需求； • 使啤酒苦味细腻、柔和，无后苦味，无粗糙的苦味； • 确保某些啤酒具有一定舒适的酒花特有的香味； • 酒花利用率高，不导致啤酒喷涌，产生的酒花糟不影响热凝固物排出，麦汁损失少； • 确保酒花制品中的多酚物质在煮沸时有效与高分子蛋白质结合、低温下析出，有利于啤酒非生物稳定性。避免酒花多酚过多的残留在麦汁中，否者导致啤酒色度深，口味粗糙，也不利于啤酒非生物稳定性。 • 所添加酒花能有利于啤酒泡沫、生物稳定性、纯生啤酒的泡沫稳定性、白瓶啤酒的抗光稳定性。

二 .煮沸时酒花苦味物质溶出、异构化 1. 酒花中苦味物质组成和性质 • 酒花中的苦味物质：α-酸、β-酸，溶解性差，苦味强度低 • β-酸对啤酒的苦味几乎没有作用。但氧化的β-酸具有细腻的苦味、溶解性好。 • 酒花中的α-酸一般由葎草酮、合葎草酮、加葎草酮、前葎草酮、后葎草酮五个组分构成。 • 啤酒中的异α-酸苦味强度大，溶解性好； • 合葎草酮具有α-酸异构化率高、苦味强度高、对啤酒泡沫作用小、苦味质量差。 • 软树脂溶解性好，苦味强度低；硬树脂几乎没有苦味。

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