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糖化基础之淀粉降解

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啤酒酿造师-V 发表于 2020-10-21 01:02:41 | 显示全部楼层 |阅读模式 打印 上一主题 下一主题
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淀粉降解

    糖化的最主要目的是将谷物胚乳中的淀粉降解为可发酵的糖。淀粉降解分三个连续的阶段进行:

·        糊化

·        液化

·        糖化

糊化

    在胚乳细胞中,谷物淀粉被包含在坚硬的颗粒中。在淀粉酶作用于淀粉之前,必须降解细胞壁,以使水能够进入并与颗粒接触。细胞壁降解过程大部分是在发芽阶段完成的,但会在糖化过程中将被蛋白酶和b葡聚糖酶进一步降解。下图显示了大麦胚乳细胞和淀粉颗粒。在处于中间位置的细胞中,细胞壁被破碎,露出了细胞内的淀粉颗粒。

w1.jpg

当细胞壁被充分降解后,水会渗入到细胞内部,被淀粉颗粒吸收。

如果水温足够高,颗粒吸收的水份可以使之破裂,并将淀粉分子释放到水中。这一过程称为糊化。回顾一下,支链淀粉占胚乳淀粉的75%到80%,而且不溶于水,因此破裂的颗粒会形成粘糊。(正是这种特性使淀粉成为一种优良的食物增稠剂。)

麦芽需要最低的糊化温度为60℃

糊化的关键一点是使淀粉颗粒破裂。

液化

    淀粉降解的下一阶段称为液化。在这个阶段,水和淀粉的粘稠混合物通过a淀粉酶作用转化为粘性较小的溶液。a淀粉酶将直链淀粉链和支链淀粉分解为较短的链和糊精,显著降低了其粘性。

糖化

    淀粉降解的最后阶段是糖化,即转化为可发酵的糖。正如前面提到的那样,这两种淀粉酶的协同作用能够迅速将所有直链淀粉转化为可发酵的糖,也能够将支链淀粉转化为极限糊精。只有将糖化温度和PH值保持在酶的最佳值,才能发生这样的高效转化。

糖化过程中的关键控制点

必须控制每种糖化工艺,以确保获得预期的麦汁碳水化合物结构。尤为重要的是休止阶段的温度在与指定温度不同的温度下进行休止会导致麦汁特性不同,从而导致啤酒特性不同。

糖化时主要的关键过程控制点(CPCP)包括:

糖化的分步时间和全程工艺时间

温度

pH值

原麦汁浓度

RDF

收得率

糖化的分步时间和全程工艺时间

由于几个重要的原因,需要控制好糖化的分步时间。首要的原因是糖化的分步时间会影响产品质量。必须始终如一地遵循每个阶段的时间指标。

应监测投料时间开始的时间指标,以保证谷物和投料水混合的浓度一致。

辅料糊化锅温度升至沸腾的时间对于确保糊化和液化的发生至关重要。辅料糊化锅沸腾的时间指标对于保证在煮沸期间去除不需要的不稳定化合物至关重要。

麦芽蛋白休止时间对于得到具有足够氨基酸的麦汁非常重要,这对酵母生长和成功发酵是必需的。

准确合醪时间可确保辅料和麦芽醪充分混合。麦芽酶经历的随时间而定的温度介于蛋白休止和糖化休止之间。在这些温度上保持的时间以及介于这些温度之间的时间会影响酶的活性和合成的麦汁碳水化合物结构。

糖化休止时间对于保证麦芽酶最适合反应非常重要。除非达到糖化休止的时间指标,否则无法获得预期的麦汁碳水化合物结构。

泵入过滤槽终止时间是要保证在终止酶的活性、保持麦汁碳水化合物的结构不变时,酶能够充分地降解失活。

糖化总时间是指进行一次糖化所需要的总时间,例如,从投料阀打开,开始投料到下一锅开始投料的间隔。糖化总时间是糖化锅占用时间和生产力的直接量度,是监测啤酒生产成本的重要指标。

糖化总时间是糖化车间及特定的糖化过程的特性。它必须考虑到糖化过程的所有步骤,例如投料、糊化、休止和糖化终止。此外,它必须考虑必要的容器及管道冲洗。

太短的糖化总时间会使麦汁在过滤槽和煮沸锅中停留额外的时间,这就给氧化、细菌污染等不必要的化学反应以及麦汁成分之间不必要的其他有机化学反应提供了机会。


温度


温度决定了酶在各种有机进程(例如蛋白质分解和淀粉转化)中的实际反应速度。休止时期的反应速度、完整的合醪和温度提升步骤决定了产生的麦汁成分。

必须在每一步中精确控制温度,以获得所需的结果。一旦对保持适当的休止温度、合醪和温度增减速度的控制失误,就会使麦汁特性偏离目标。温度与其设定值的偏差和总的偏差时间决定了生成的麦汁偏离目标的程度。

糖化终止时的温度主要影响过滤时麦汁的过滤性。这时的任何温度偏差都会导致过滤延迟,使糖化车间的容器得不到充分利用。


pH值


必须控制醪液pH值,以保证预期的酶的反应速度不降低。回顾一下,b淀粉酶和a淀粉
    酶的活性在一定的PH范围内最适。如果没有将醪液的pH值控制在这些范围内,将影响到酶的反应速度和麦汁碳水化合物的成分。

pH值也应严密监控,以避免原位清洗(C.I.P.)之后不正确的冲洗引起碱污染。
原麦汁浓度

原麦汁浓度(OE)通常在发酵前的麦汁中测量。它通过测量比重,然后再交叉参考糖的浓度表(波美计或糖度计)来测定。OE告诉了我们碳水化合物、蛋白质及其他溶解在麦汁中的化合物的总量。

OE是作为麦汁浓度的指标使用的,是总投料量和糖化过程的精确反映。

OE的偏差通常可通过增加或减少总投料量来调整到目标值。这需要一份更详尽的麦汁分析(例如残糖、糖类组成或游离氨基氮),以控制具体的糖化参数。

RDF

回顾一下,RDF表示了麦汁中浸出物的可发酵糖。RDF与OE共同表明了麦汁中潜在的酒精含量以及下面发酵啤酒最终酒精含量的范围。它也是糖化成功的重要指标,这是因为糖化过程决定了RDF。

S/C收得率

S/C收得率表明了进入冷麦汁浮选罐的净浸出物含量。糖化过程影响了麦芽和谷物中的有机化合物的浸出,因此S/C收得率随不同糖化过程和投料配比而变化。它们也针对不同的
品牌。

通过最大化S/C收得率可部分减少酿造成本。高S/C收得率意味着可糖化较少的谷物,以得到一定量的浸出物进入CWS。相反,低S/C回收意味着要糖化较多的谷物来得到相同量的浸出物进入CWS。就像您看到的那样,较低的S/C收得率会带来较高的酿造成本。
——我不是懒,我只是懒得签名而已。PS:汽泡菌
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