一种提高麦汁过滤性能和可发酵性糖含量的麦汁制造方法

摘要

一种提高麦汁过滤性能和可发酵性糖含量的麦汁制造方法，是在大麦的浸麦阶段，通过一定浓度麦芽生长促进剂与麦芽生长过程中相关酶系的激活剂的组合使用，以调控制麦过程中相关酶系的表达与活力，提高麦芽品质，关键是降低麦芽中的β-葡聚糖含量；在麦芽糖化阶段，控制相关酶系的激活剂浓度，以最大程度增强糖化阶段相关酶系的协同作用，有效分解淀粉和蛋白质。通过上述步骤实施后，相比对照成品麦芽的β-葡聚糖含量显著降低；成品麦汁的黏度和浊度也显著下降，麦汁的过滤性能大为改善；麦汁可发酵性糖含量也明显提高。上述发明大大节省了成本，具有一定的经济效益。

说明书

技术领域

本发明属于麦芽和麦汁制造领域，特别涉及一种提高麦汁过滤性能和可发酵性糖含量的麦芽和麦汁制 造方法。

背景技术

麦芽是啤酒工业的原料，其质量的好坏直接关系着啤酒的质量及啤酒的酿造成本。随着我国改革开放 和人民生活水平的提高，我国“大麦－麦芽－啤酒”产业链得到迅速发展。江苏沿海地区是国家规划的啤酒 原料大麦种植的三大主产区之一。“大麦－麦芽－啤酒”产业链是江苏沿海地区最具特色的种植、加工、制 造综合产业链，啤麦业产值超过100亿元，是沿海地区开发的重要产业链之一。但是江苏的啤酒大麦产业 链存在着明显的问题，与进口啤酒大麦原料相比，江苏啤酒大麦β-葡聚糖含量高、蛋白质含量高、皮壳厚、 浸出率低、水敏性严重，加上品种纯度和质量不均一，麦芽综合指标满意度较差。另外，江苏啤酒大麦与 东北、西北啤麦春麦产区相比，其水分杂质高、色泽偏深、整齐度差、发芽率低、酶系完整性差，因此缺 乏市场竟争力。

影响麦芽品质的原因很多，除了啤酒大麦品种上的原因外，制麦工艺是一个更为重要的因素。目前， 国内制麦企业对制麦工艺的改进主要是围绕提高麦芽浸出率、α-氨基氮等指标来进行，然而工艺中忽视对 麦芽中β-葡聚糖含量的控制。β-葡聚糖水溶液粘度极高，因此过高的β-葡聚糖会造成麦芽汁糖化醪粘度过 大，过滤困难，麦汁浑浊，原料浸出率偏低等一系列问题，最终对麦芽汁的发酵和成品啤酒的非生物稳定 性造成影响。大量研究表明在大麦发芽阶段外源添加剂的使用能较大程度刺激相关酶系的表达并增强其作 用强度，缩短制麦周期，提高麦芽、麦汁和啤酒的品质。为开发新型制麦添加剂及推广其在啤酒行业中的 应用，发明人课题组进行了大量的中试试验，研究发现通过控制糖化反应体系中金属离子的种类及其浓度， 可以显著提高相关酶系的作用强度，促进糖化反应的进行，提高麦汁可发酵性糖含量。本发明基于对麦芽 和麦汁制备的浸麦和糖化两个阶段中外源添加剂种类及浓度的合理控制，以着手解决国产大麦所制得的麦 汁过滤性能不佳及可发酵性糖含量低的技术问题。

发明内容

本发明提供了一种可提高麦汁过滤性能和可发酵性糖含量的麦芽和麦汁制造方法，该方法实用性广， 可显著降低麦芽中的β-葡聚糖含量，提高麦汁的过滤性能及提高麦汁的可发酵性糖含量，提高了麦汁产量 和质量。

本发明通过对麦芽和麦汁制备的浸麦和糖化两个阶段中外源添加剂种类及浓度的合理控制来解决国 产大麦所制得的麦汁过滤性能不佳及可发酵性糖含量低的技术问题。

本发明所述的提高麦汁过滤性能和可发酵性糖含量的麦芽和麦汁制造方法，包括浸麦、发芽、焙焦、 糖化、过滤、煮沸、添加酒花、旋沉、过滤和冷却等主要步骤，其中关键步骤是：于浸麦阶段倒数第二次 时以浸渍形式添加大麦总重800ppm的NaOH，且在最后一次浸麦时以浸渍形式添加大麦总重0.1ppm的赤 霉酸、80ppm的NaCl和50ppm CaCl₂；于麦汁制备的糖化起始阶段添加并控制KCl、CaCl₂和MgCl₂的终 浓度分别为60ppm、80ppm和40ppm。

上述方法中，外源添加剂种类及其作用浓度通过下述方法进行筛选：

(1)浸麦：以某型大麦为主要原料，采用浸水断水交替间隔的方式进行浸麦，在最后两次浸麦时以浸 渍形式分别添加一定终浓度的制麦添加剂；先添加NaOH后添加赤霉酸和金属离子，筛选浓度分别为大麦 总重的0～1000ppm、0～0.15ppm和0～100ppm；

(2)发芽：将上述经过制麦添加剂处理后的大麦进行控温发芽（可参考实施例1），并在发芽阶段考察 上述添加剂对麦芽相关酶系（包括淀粉酶、极限糊精酶、蛋白酶、β-葡聚糖酶、纤维素酶、氧化还原酶等） 及麦芽品质的影响，优先考察上述处理条件对麦芽中β-葡聚糖含量的影响；

(3)焙焦：将上述制备的麦芽在某一条件（可参考实施例1）下进行焙焦，测定成品麦芽中β-葡聚糖 的含量，并利用原子吸收分光光度法监测成品麦芽中的金属离子残留含量；

(4)糖化：以上述低β-葡聚糖含量的成品麦芽为研究对象，在糖化起始时添加并控制某些金属离子浓 度，并在某一条件（可参考实施例1）下进行糖化以制取醪液，考察浸麦和糖化步骤中的联合处理对所制 得醪液中可发酵性糖含量的影响；

(5)过滤：将糖化后的醪液放入糖化锅中在某一条件（可参考实施例1）下进行过滤，并考察步骤(1) 所述处理对麦汁过滤速度、麦汁粘度和麦汁清浊度的影响；

(6)根据步骤(1)～(5)，综合考虑NaOH、赤霉酸和金属离子及其浓度对麦芽和麦汁相关指标的影响， 以降低麦芽中β-葡聚糖含量、提高麦汁的过滤性能和麦汁可发酵性糖含量为目标，并经过进一步优化以确 定浸麦阶段适宜添加的添加剂及其作用浓度，并在麦芽糖化阶段通过补加的形式以控制该阶段适宜的金属 离子及其作用浓度。

通过以上步骤的实施，麦芽中的β-葡聚糖含量显著降低，麦汁的过滤性能大为改善，且麦汁可发酵性 糖含量显著提升。

所述的浸麦阶段外源添加剂的添加方式为：在倒数第二次浸麦时以浸渍形式添加NaOH，而在最后一 次浸麦时以浸渍形式同时添加赤霉酸和金属离子；最后一次浸麦用水为偏酸性pH5.8～6.8。

所述的糖化阶段金属离子的添加方式为：依据步骤(6)所确定的该阶段适宜使用的金属离子及其浓度， 通过添加高浓度的母液以达到所需作用浓度。

所述金属离子可以为K⁺、Na⁺、Mg²⁺、Zn²⁺、Ca²或Cu²⁺，均以氯酸盐的形式添加；可以单种添加也可 以复合添加。

所述的外源添加剂控制浓度为：NaOH为大麦总重的0～1000ppm，赤霉酸为大麦总重的0～0.15ppm， 浸麦阶段和糖化阶段金属离子为大麦总重的0～150ppm。

本发明通过在浸麦阶段及麦芽糖化阶段添加一定浓度的外源添加剂，以调节大麦发芽和麦汁制备时相 关酶系的活力，达到既降低麦芽β-葡聚糖含量又提高麦汁过滤性能和可发酵性糖含量的目的。该制备工艺 技术简单、廉价、环保，可降低企业成本，缩短制麦周期，节约能源和资本，具有显著的经济效益。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但本发明要求保护的范围并不局 限于实施例表示的范围。

实施例1：

以江苏沿海国产啤麦苏啤4号（由江苏杰龙麦芽有限公司提供）为主要原料进行试验操作，其工艺流 程为：大麦清选除杂→浸麦→添加制麦添加剂（NaOH和赤霉酸）→发芽→焙燥→除根→成品麦芽→粉碎 →糖化→过滤→煮沸→添加酒花→旋沉→过滤→冷却。

其关键步骤如下：

第一步浸麦

将大麦送入擦皮处理机进行预处理，接着将擦皮后的大麦送入浸麦罐注水浸泡，采用浸三断三的方式 进行，总浸麦时间为14h，总断水时间为16h。浸麦时，将温度控制在14℃，同时通入压缩空气；然后放 出浸麦罐中水分，让大麦断水，同时开启抽风机抽取大麦呼吸所产生的CO₂。其中，在第二次浸麦时，于 浸麦用水中添加大麦总重800ppm的NaOH并搅拌均匀；第三次浸麦时，于浸麦用水中添加大麦总重0.1ppm 的赤霉酸，搅拌均匀。最后使得大麦的浸麦度达到42.7%，露点率为52%；

第二步发芽

将浸好后的大麦送入发芽箱，首先将温度控制在16℃，中温发芽48h，发芽过程中，不间断的送风以 输送新鲜空气，并采用喷淋水补水一次，使大麦水分峰值达45%,，然后将温度升高至20℃，同时不间断 的送风，高温发芽48h；最后将温度降低到12℃，同时不间断的送风，低温发芽48h，即得到发芽大麦；

第三步焙焦

采用程序升温方法，即46℃3h升至55℃，恒温6h，3h升至64℃，恒温4h，1h升至77℃，恒温 1h，1h升至84℃进行焙焦；

第四步糖化

利用粉碎机对焙焦后的麦芽进行粉碎，后将粉碎好的麦芽与46～47℃水按料水质量比1:3.8放入糖化 锅混匀，45℃蛋白质休止40min，65℃糖化50min；

第五步过滤

将糖化后的醪液放入糖化锅中在75℃下加热40min，随后将加热后的醪液打入过滤槽中，经过耕槽（即 在过滤槽中搅拌醪液）、静置、回流、洗槽的步骤获得澄清的麦汁，并使得麦汁浓度控制在11%左右；

第六步后处理

将第五步骤中的麦汁逐步升温至100℃进行煮沸，煮沸总时间为60min，在煮沸过程中加入麦汁重量 百分比1.5%的酒花；对煮沸后的麦汁进行旋沉、过滤和冷却，即获得符合生产要求的成品优良麦汁。

本试验的关键步骤是：在浸麦阶段第二次浸麦时添加大麦总重800ppm的NaOH及第三次浸麦时添加 大麦总重0.1ppm的赤霉酸。

实施例2

以江苏沿海国产啤麦苏啤4号（由江苏杰龙麦芽有限公司提供）为主要原料进行试验操作，其工艺流 程为：大麦清选除杂→浸麦→添加制麦添加剂（NaOH、赤霉酸和NaCl）→发芽→焙燥→除根→成品麦芽 →粉碎→糖化→过滤→煮沸→添加酒花→旋沉→过滤→冷却。其关键步骤的具体操作同实施例1，不同的 是，在浸麦步骤中，除了在第二次浸麦用水中添加大麦总重800ppm的NaOH和第三次浸麦用水中添加大 麦总重0.1ppm的赤霉酸外，还在第三次浸麦用水中补加了大麦总重80ppm的NaCl，最后使得大麦的浸 麦度和露点率分别达到43.2%和54%。

实施例3

以江苏沿海国产啤麦苏啤4号（由江苏杰龙麦芽有限公司提供）为主要原料进行试验操作，其工艺流 程为：大麦清选除杂→浸麦→添加制麦添加剂（NaOH、赤霉酸和CaCl₂）→发芽→焙燥→除根→成品麦芽 →粉碎→糖化→过滤→煮沸→添加酒花→旋沉→过滤→冷却。其关键步骤的具体操作同实施例1，不同的 是，在浸麦步骤中，除了在第二次浸麦用水中添加大麦总重800ppm的NaOH和第三次浸麦用水中添加大麦 总重0.1ppm的赤霉酸外，还在第三次浸麦用水中补加了大麦总重50ppm的CaCl₂，最后使得大麦的浸麦度 和露点率分别达到44.1%和56%。

实施例4

以江苏沿海国产啤麦苏啤4号（由江苏杰龙麦芽有限公司提供）为主要原料进行试验操作，其工艺流 程为：大麦清选除杂→浸麦→添加制麦添加剂（NaOH、赤霉酸、NaCl和CaCl₂）→发芽→焙燥→除根→成 品麦芽→粉碎→糖化→过滤→煮沸→添加酒花→旋沉→过滤→冷却。其关键步骤的具体操作同实施例1， 不同的是，在浸麦步骤中，除了在第二次浸麦用水中添加大麦总重800ppm的NaOH和第三次浸麦用水中添 加大麦总重0.1ppm的赤霉酸外，还在第三次浸麦用水中补加了大麦总重80ppm的NaCl和50ppm CaCl₂， 最后使得大麦的浸麦度和露点率分别达到45%和60%。

实施例5

以江苏沿海国产啤麦苏啤4号（由江苏杰龙麦芽有限公司提供）为主要原料进行试验操作，其工艺流 程为：大麦清选除杂→浸麦→添加制麦添加剂（NaOH、赤霉酸、NaCl和CaCl₂）→发芽→焙燥→除根→成 品麦芽→粉碎→添加并控制KCl浓度→糖化→过滤→煮沸→添加酒花→旋沉→过滤→冷却。其关键步骤的 具体操作同实施例4，不同的是，在麦芽糖化起始阶段添加并控制KCl的终浓度为60ppm。

实施例6

以江苏沿海国产啤麦苏啤4号（由江苏杰龙麦芽有限公司提供）为主要原料进行试验操作，其工艺流 程为：大麦清选除杂→浸麦→添加制麦添加剂（NaOH、赤霉酸、NaCl和CaCl₂）→发芽→焙燥→除根→成 品麦芽→粉碎→添加并控制KCl和CaCl₂浓度→糖化→过滤→煮沸→添加酒花→旋沉→过滤→冷却。其关键 步骤的具体操作同实施例4，不同的是，在麦芽糖化起始阶段添加并控制KCl和CaCl₂的终浓度分别为60 ppm和80ppm。

实施例7

以江苏沿海国产啤麦苏啤4号（由江苏杰龙麦芽有限公司提供）为主要原料进行试验操作，其工艺流 程为：大麦清选除杂→浸麦→添加制麦添加剂（NaOH、赤霉酸、NaCl和CaCl₂）→发芽→焙燥→除根→成 品麦芽→粉碎→添加并控制KCl、CaCl₂和MgCl₂浓度→糖化→过滤→煮沸→添加酒花→旋沉→过滤→冷 却。其关键步骤的具体操作同实施例4，不同的是，在麦芽糖化起始阶段添加并控制KCl、CaCl₂和MgCl₂的终浓度分别为60ppm、80ppm和40ppm。

对比例1

以江苏沿海国产啤麦苏啤4号（由江苏杰龙麦芽有限公司提供）为主要原料进行试验操作，其工艺流 程为：大麦清选除杂→浸麦→发芽→焙燥→除根→成品麦芽→粉碎→糖化→过滤→煮沸→添加酒花→旋沉 →过滤→冷却。其关键步骤的具体操作同上述实施例，不同的是，在制麦阶段和麦芽糖化起始阶段均不添 加任何添加剂。

为了验证本发明的效果，将上述实施例1-7所制得的成品麦芽和麦汁及采用传统方法（对比例1）制 得的麦芽和麦汁的主要质量指标进行了对比，其结果见表1。

表1麦芽和麦汁的主要质量指标

注：各指标均按照《啤酒工业手册》（管敦仪，1998）上的操作说明来测定。

结论：据表1数据可以看出，采用实施例1-7操作所得麦芽中β-葡聚糖含量明显小于对比例所得麦芽 β-葡聚糖含量，且α-氨基氮、浸出率、库值和糖化力等主要麦芽指标较对比例均有不同程度的改善；相比 对比例，按实施例操作所得麦汁的浊度、粘度显著降低及麦汁过滤速度显著提高；相比对比例，按实施例 操作所得麦汁可发酵性糖含量均有不同程度的提高。其中，实施例7所得麦芽和麦汁的质量为最佳，相比 对照（未经添加剂处理），该成品麦芽的β-葡聚糖含量降低了近30%，成品麦汁的浊度和粘度得到显著降 低，麦汁的过滤速度提高了215%，且成品麦汁的可发酵性糖含量提高了16%。试验结果说明，通过在制 麦阶段及糖化阶段中外源添加剂的协同作用处理，可以显著改善麦芽和麦汁的品质。