精酿啤酒Physical Biological StabilityBasic BrewingChinesefinal物理和生物稳定性Word格式文档下载.docx
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-抗冷测试
-急冷测试
∙指出Anheuser-Busch公司的浊度标准，并解释如何目测浊度。
∙解释抗冷处理和Anheuser-Busch公司对啤酒采用的抗冷处理方法。
∙说明Anheuser-Busch公司用来去除啤酒中悬浮微粒的方法。
∙指出啤酒中常见的微生物种类，并解释它们对风味、透明度和口感的影响。
∙
说明预防和消除啤酒中的微生物的下列方法：
-定期清洁和保持环境卫生
-检查残余的微生物
-巴斯德杀菌法
-巴氏瞬间杀菌法
-无菌过滤/无菌灌装
-化学稳定性
∙简要说明过度杀菌和不完全杀菌的后果。
∙解释如何计算杀菌单位（PU）。
∙说明测量啤酒中转化酶是否存在的方法。
∙指出需要特别关注的两种产品，并解释为什么要特别关注它们。
消费者感觉
无论消费什么品牌的啤酒，消费者都对其有一定的期望值，酿酒专家的目标就是酿造出品质始终如一的啤酒。
每次品尝时，消费者都会对啤酒的风味和外观做出非常主观的评价。
如果他们认为产品不好，不管是否真的有质量问题，他们都不会再消费这种产品。
对啤酒来说，这种感觉可以分为三种：
香味（气味）、风味（口感）以及颜色或透明度，其中香味和风味是紧密相关的。
香味
香味或气味虽然与风味有关，但要比口感复杂得多。
啤酒的气味或香味取决于酿酒工艺中采用的酵母菌株和发酵副产品、酒花的品种和数量、麦芽和/或其他谷物的品种和数量以及是否存在含硫化合物。
风味
啤酒的风味或口感是非常重要的质量问题。
对于不同的国家和不同的啤酒品种，其重要性有所不同。
无论如何，必须满足消费者的期望，才能从其他竞争对手阵营中赢得消费者。
对风味或口感的感觉源自最初饮酒时的香味和口味的醇厚，还包括啤酒的发泡和苦味。
啤酒醇厚的口感让人们感受到了啤酒的“力度”。
麻刺感或“发泡”是指饮用啤酒时的刺痛感觉。
人们通常希望这种麻刺感延续到啤酒被饮尽。
不再有麻刺感的啤酒会很快变得平淡无味。
麻刺感取决于啤酒的二氧化碳含量和pH值。
啤酒的口感取决于许多因素，但最有力的最终评价是由消费者做出的。
因此，酿酒厂必须采取一切措施防止啤酒风味发生令人不快的变化。
香味和风味都与酿酒专家要考虑的生物稳定性有关。
野生酵母和细菌会导致若干种令人不快的气味。
颜色和透明度
很难讲到底颜色、风味和香味哪个更重要。
消费者通常会根据风味和香味选择啤酒，但如果颜色的物理性质不让人满意，消费者甚至不会去品尝这种啤酒。
此外，啤酒的透明度对消费者的期望和满意程度也起着关键的作用。
颜色和透明度是需要考虑的物理稳定性问题。
啤酒产品要经历若干个工序和若干次分析，才能保证品质合格、始终如一。
在本模块中，我们将说明物理和生物不稳定的原因以及用来防止或延缓它们的方法。
物理稳定性注意事项
啤酒的透明度和风味会随着时间改变，而酿酒厂面临的最大问题是，要在啤酒被饮用之前保持其清澈、鲜明的色泽。
消费者易变的感觉也增加了该问题的难度。
和其他消费产品相比，啤酒的消费者最忠诚，但也最挑剔。
在这部分中，我们首先来讨论浊度及其产生原因，然后说明检测物理稳定性和测量浊度的技术，最后介绍防止混浊形成的技术。
啤酒混浊
用来说明啤酒透明度的最常用术语是“浊度”，在Anheuser-Busch公司也称为“混浊”。
韦氏词典给出了浊度的几种定义。
最适合酿酒厂的术语是“透明度和纯度不足”。
浊度说明了啤酒透明的程度。
另一种说明方法是清酒中有多少混浊。
不能将浊度与颜色混淆，因为啤酒可以是深色的，但仍是清澈、不混浊的。
下面说明了啤酒混浊的四种来源。
∙生物混浊
源于啤酒中生长的细菌或野生酵母的混浊。
这种混浊可能是因为不完全杀菌，对包装的生啤而言可能是未完全过滤或未达到无菌条件造成的。
∙化学混浊
由啤酒中不可溶的化学物质形成的混浊。
这可以由天然的化合物（例如草酸钙）形成，也可以由外来杂质污染形成。
∙淀粉混浊
由于糖化不彻底、或者辅料糊化不彻底而产生的混浊。
淀粉混浊可以通过标准碘测试来识别。
∙胶状混浊
由蛋白质和多酚化合物凝集而形成的混浊。
胶状混浊本身有两种形式：
冷混浊和永久混浊。
冷混浊由形状不规则的微粒组成，直径通常小于一微米。
永久混浊更接近球形，直径通常为一到十微米。
杀菌和过滤之后，细菌或化学混浊在啤酒中就很少见了。
淀粉混浊也很少见，而且很容易被发现。
然而，除非经过正确的处理，否则即使没有受这些混浊的影响，啤酒中也常常会形成胶状混浊。
因此，本模块将重点讨论胶状（主要是冷凝）混浊。
最长的保质期或者胶状混浊开始形成的时间可以通过多种方法预知。
下面列出并说明了五种常用的方法。
∙强度沉淀法
在强度沉淀方法中，加入无色晶体盐硫酸铵（NH4）2SO4使混浊尽快沉淀。
同时也会用到酒精。
可以建立啤酒配方与促使沉淀所需的硫酸铵/酒精用量的关系。
∙加速储存法
加速储存法有很多种，包括ASBC（美国酿酒化学家协会）所采用的方法。
啤酒储藏温度提高到高温（60C），再冷却到低温（0C），就以此决定了啤酒的保质期。
所测浊度和保质期的长短有对应关系。
∙长期储存法
长期储存法被认为是最精确的，因为它最准确地模拟了实际的储存环境。
啤酒在预期的商业流通温度下储存，然后接受浊度测量。
∙Anheuser-Busch公司采用的方法
Anheuser-Busch公司采用的方法称为“抗冷测试测试”，将在本模块的后面介绍。
∙急冷测试法
Anheuser-Busch公司用来确定啤酒物理稳定性的的另一种方法称为急冷测试法，有时也称为“酒精冷却测试法”。
这种方法比抗冷测试要复杂，本模块的后面会详细介绍。
浊度测量理论
啤酒浊度是消费者心目中的一个非常重要的质量鉴定指标，对于酿酒专家来说，浊度测量有两个重要的作用。
原始浊度显示了过滤的质量，而抗冷测试的浊度表明了抗冷处理的效果。
浊度用来表示样品的相对透光度。
没有穿透的光线可能被样品中的微粒吸收或反射。
一般通过目测以及仪表读数来确定过滤质量。
通常在采用了某些温度强制方法之后通过实验室浊度测量方法来测量物理稳定性。
浊度目测标准
目前还没有业界广为接受的工业用目测标准，于是各个酿酒厂只能依据各自的设备情况自行制定浊度标准。
Anheuser-Busch公司的所有酿酒厂都使用统一的目测浊度标准。
目测标准通过向带啤酒色的水中加入胶珠来产生浊度。
用黄、红、蓝色的食用色素来模拟啤酒的颜色。
通过加入不同量的0.222um胶珠来制备九种目测浊度标准。
例如，对于最低的浊度标准（0.5目测浊度），将0.1172克2%的胶珠溶液稀释到140毫升，然后加入到50.7升的啤酒色原液中。
表1中列出了九种目测浊度标准和胶珠的浓度。
表1视觉混浊度标准
目测浊度单位（VTU）
胶珠浓度
0.5
0.1172
1
0.2355
2
0.4700
3
0.7054
5
1.1764
7
1.6464
10
2.3518
15
3.5283
30
7.0565
目测浊度通常由暗箱来确定（如图1所示），它会将逆光打在远处的黑色背景上。
图1玻璃箱剖面图
用各种标准与测试样品比对，以确定最匹配的目测浊度标准。
啤酒的颜色与标准不同时，红色眼镜会有用武之地。
红色眼镜可以掩盖啤酒颜色并只显示出浊度。
浊度测量设备
用来测量啤酒混浊（浊度）的设备有两种：
浊度计和比浊计。
如图2所示，浊度计由光源、光探测器和样品容器组成。
图2基本吸光率浊度计
浊度计测量垂直入射的光线在投射时的减少量。
然而，它们在浊度较低时不很精确。
当一束光线通过含有不溶微粒的液体时，光线会向各个方向散射。
当光线散射时，与入射（初始）光线相比，投射光的强度会按一定比例减小，这个比例与不溶固体的存在量成正比。
基本吸光率浊度计可以用来控制酵母接种率，但较低的灵敏度导致它不适于用来测量过滤后的啤酒浊度。
比浊计的理论依据是，啤酒混浊等沉淀会反射光线，与入射光线相比，被反射的光线能够表明啤酒的浊度。
比浊计可以在与入射光线不同的某个角度（通常是11、25或90度）测量散射光的量。
图3显示了一个基本比浊计。
实际的光线散射量取决于很多因素，包括微粒的大小、颜色和成分以及光线波长和测量所用的散射角度。
图3基本比浊计
无论何种设备，都必须用一种已知的标准校准。
通常使用的单位是苯基浊度单位（FTU），这个单位可以用于将苯基用作校准材料的所有设备。
注意：
苯基是环六亚甲基四胺和硫酸肼聚合形成的悬浮液。
苯基是潜在的致癌物质，因此Anheuser-Busch公司不使用它。
Anheuser-Busch公司用无毒的胶珠来确立目测标准和设备校准标准。
预测物理稳定性的方法
有若干种方法可以预测啤酒的物理稳定性。
Anheuser-Busch公司最常用的两种方法是抗冷测试法和急冷测试法。
抗冷测试法
Anheuser-Busch公司最常用的一种浊度测试方法是抗冷测试法。
在这种测试方法中，啤酒先在100F的温度下储存两周，然后在30F的温度下储存两天。
在这两天之后，用以前提到的目测浊度标准检查啤酒的浊度。
图4显示了Budweiser和BudLight这两个品牌在1999年12月份到2000年8月份之间9个月的抗冷测试法测量结果。
图4抗冷测试法结果
抗冷测试测试法使用的测试条件比预期的商业流通条件要严苛。
尤其是30F的冷却温度与45F的普通温度相比，更能够促进浊度的形成。
目前抗冷测试的目标是达到15或更低。
急冷测试法
急冷测试法是确定啤酒物理稳定性的另一种方法。
有时也称为“酒精冷却测试”。
急冷测试法是将20毫升50％的酒精加入到250毫升去脱气的啤酒中。
啤酒被冷却到24F并保持这个温度40分钟。
提高的酒精度和低温的共同作用形成了冷混浊，用Sigrist浊度计可以测量出具体值。
所形成的冷凝混浊被认为能够表明啤酒的物理稳定性。
冷却测试的步骤为：
1.将250毫升脱气的啤酒注入到一个有刻度的量筒中。
2.用吸气机或真空管去除泡沫。
3.将啤酒转移到一个回收瓶中。
4.加入50%的乙醇溶液并立即搅动。
5.将样品瓶放在24F+/-0.5F的水浴中。
6.每5分钟搅动一次样品，直到温度降到25F以下。
7.啤酒温度达到25F时，开始计时。
8.40分钟后，在浊度计上读出啤酒样品结果。
9.结果用ASBCFTU（Formazin浊度单位）表示。
急冷测试法搭配使用丹宁/珍珠岩，即可快速预测物理稳定性。
目标值是一个小于100FTU的读数。
图5显示了不同混浊程度的对比。
图5混浊程度对比
抗冷处理
当啤酒老化时，其蛋白质和多酚很容易形成一种胶状的混浊，称为“冷混浊”。
冷混浊在啤酒被冷却时形成，在加热时会消失。
在低温时，啤酒中的蛋白质和多酚会形成弱氢键。
高分子量的分子从溶液中析出形成混浊。
如下面的公式所示，该公式是可逆的，去除蛋白质或多酚都会使反应平衡向左移。
蛋白质+多酚混浊
胶状混浊的一般成分包括：
蛋白质
40-75%
多酚
17-55%
碳水化合物
2-13%
灰分
1-3%
当温度上升时，大多数氢键会断裂，使蛋白质和多酚回到溶液中。
永久混浊是指啤酒被加热到室温后，仍然留在啤酒中的混浊。
如果长期储存，冷混浊会最终发展成永久混浊。
澄清剂
澄清剂用来去除蛋白质或多酚，从而减少啤酒形成冷混浊的可能。
蛋白质或多酚在澄清剂周围积聚形成较大的微粒，使蛋白质和加入的防冷凝剂能够被滤出。
可以使用的澄清剂有若干种。
下面列出并简单介绍了五种常用的技术。
∙木瓜蛋白酶
木瓜蛋白酶是一种能攻击并分解蛋白质的酶。
它需要24到48个小时进行反应，然后将啤酒过滤出。
木瓜蛋白酶也攻击对保持泡沫稳定性非常重要的蛋白质。
∙PVPP或尼龙
聚乙烯吡咯烷酮（PVPP）或尼龙66与多酚立即发生反应，然后将啤酒过滤出。
由于价格昂贵，PVPP在用碱清洗之后通常回收使用。
使用时需要注意，PVPP的单体可能会留在成品中。
∙丹宁酸
丹宁酸与蛋白质很快发生反应，但絮凝很慢。
它还会使啤酒风味变得略微干涩“刺激”。
∙粘土
粘土（铝、钠、锂或镁的硅酸盐）会吸附蛋白质。
它们需要长期储存才能沉淀，而且啤酒损耗通常也很大。
粘土也吸附对保持泡沫稳定性非常重要的蛋白质。
∙硅胶
硅胶（二氧化硅）与形成浑浊的蛋白质快速反应，但不与对保持泡沫稳定性有关的蛋白质反应。
在被过滤出之前，硅胶需要4到8个小时才能沉淀。
生物稳定性问题
在这部分中，我们将介绍与酿酒有关的生物学问题，或者更准确的说是微生物问题。
保持生物稳定性的最终目标是防止啤酒的香味和口感在较长的保质期中被微生物破坏。
有很多方法可以实现这个目标，但我们首先来讨论一下啤酒中常见的微生物种类。
啤酒中的微生物
麦芽汁在糖化罐中煮沸之后，就完全没有细菌了。
酿酒工艺中的高温杀死了细菌。
然而，当麦汁冷却之后，在经过发酵、后酵、过滤和过滤器释放过程中，可能会被细菌和野生酵母污染。
野生酵母
野生酵母能够污染啤酒并产生异味。
野生酵母可以被定义为并非故意加入到酿酒工艺中的任何酵母。
野生酵母对啤酒质量有一些负面的影响。
下面列出了一些最常见的问题。
∙混浊或浊度
野生酵母通常难于絮凝和沉淀，也就是说，它们保持悬浮，使啤酒混浊。
∙表面成膜
在空气中，野生酵母生长得很快，会在啤酒表面形成一层膜。
它们也会产生混浊。
∙发酵过度
野生酵母可以发酵普通人工培养酵母不能发酵的糖，例如麦芽四糖和糊精。
这种发酵可以产生低质量、高酒精含量的成分，在某些情况下还会产生异味。
∙异味
不同的酵母会产生不同的风味，原因在于产生的酯、杂醇和双酮不尽相同。
这样，并非故意加入到酿酒工艺的任何酵母都会对啤酒风味产生显著的负面影响。
此外，有些野生酵母，例如酒香酵母属的酵母，会在六到八周后产生异味。
这会对已包装的啤酒产生很大影响，这些啤酒在被饮用之前可能会在市场中搁置达110天。
细菌
细菌种类繁多，几乎无处不在。
影响啤酒的一些最常见的细菌包括好氧菌、厌氧菌、革兰氏（Gram）阳性菌、革兰氏阴性菌、麦汁腐败菌、啤酒腐败菌、产酸菌以及形成孢子的细菌。
然而，除非酿酒技术极其落后，否则大多数这样的细菌都不用考虑。
单细胞微生物在自然界中无处不在，在酿酒环境中也会存在。
啤酒酿造之所以有几千年的历史，其中一个主要原因就是它是安全的。
发酵食品中的致病菌在低pH值和含有酒精的啤酒中无法存活。
然而，即使是少量的细菌也会导致啤酒的安全问题，它们会将优质啤酒变成一般的啤酒。
除了酿酒过程，啤酒污染还可能发生在灌酒槽、排风管、灌装阀、瓶盖或瓶帽以及大气中。
灌装和包装并不是唯一可能引入污染的环节。
酿酒和清酒过滤环节也有这种危险。
表2列出了最常见的八种细菌污染物，并说明了它们的属性以及留在啤酒中的副产品和异味。
表2常见细菌污染物
名称
特性
副产品和异味
醋酸杆菌
好氧
耐酸
对酒花敏感
在表面生长
酸性
醋味
粘稠
醋酸单胞菌属
可以形成链
浊度
苹果或苹果酒味
大肠菌类
可能好氧，也可能厌氧
芹菜味
酚味
戴氏乳杆菌
兼性好氧
嗜热（在高温下生长）
在有酒花的麦汁中无法生长
巴氏乳杆菌
厌氧
耐酒花
耐酒精
多变黄杆菌
很常见
只出现在发酵早期
酵母污染物
（欧洲）防风草味
片球菌（啤酒八叠球菌）
同型发酵
发酵过度
不动
双乙酰
沉淀物
发酵单胞菌
可存活的pH值范围宽
耐低温
运动性强
烂苹果味
硫化氢味
乙醛
检查残余的微生物
ATP是生物体（包括细菌）中储存能量的化合物。
ATP表示的是三磷酸腺苷。
ATP被用来测量特定样品中含有多少微生物污染物。
这些样品通常是清洁/卫生程序后在水箱表面擦过的棉签，以此检查清洁程序的效果。
如果有任何残余微生物，就会含有ATP。
检测样品中是否含有ATP（以及残余微生物）的方法在理论上十分简单。
萤火虫用来发光的化合物荧光素被加入样品中。
如果ATP存在，就会产生反应并发光。
用一个敏感的感光计测量所产生光的强度。
所产生的光的强度和ATP的含量成正比，也和最初检测表面的污染物含量成正比。
图6显示了检测过程。
荧光素酶是荧光素氧化的催化剂，或者说让荧光素在有ATP时发光。
图6ATP检测的图示
保存食品的方法
1.干燥
2.添加剂
a.糖
b.盐
c.香料
d.抗氧化剂
3.巴斯德杀菌法
4.杀菌
5.冷藏
6.无菌过滤
7.辐射
消除/预防微生物的方法
我们在前面提到过，我们将使用几种方法以保证微生物不污染我们的啤酒。
这些方法如下：
∙定期清洁和保持环境卫生
∙检查残余的微生物
∙注明生产日期
∙巴斯德杀菌法
∙巴氏瞬间杀菌法
∙无菌过滤/无菌灌装
∙化学稳定性
定期清洁和保持环境卫生
虽然对容器、管道和各种系统的组件进行定期的清洁，能够帮助去除影响啤酒质量和口感的外来杂质和微生物，但这不能保证在清酒中不含有微生物。
较短的保质期
在我们所生产的啤酒中，生啤酒是指在酿造、混合及包装后很快就被饮用的啤酒。
生啤最好在包装后的45天内被饮用。
此外，生啤酒应该始终在低温下保存。
包括在酿酒厂和批发商的冷藏，以及用冷藏车运输。
包装前用薄膜过滤器可以去除残余的酵母和细菌，使无菌的生啤酒更稳定。
生啤
生啤是指从木桶中汲出的啤酒。
传统上，生啤没有经过巴斯德杀菌法，必须在饮用前保持低温。
然而有的酿造厂在将啤酒装入木桶之前进行巴氏杀菌，这在技术上是可能的，在法律上也是认可的。
在Anheuser-Busch，生啤不使用巴斯德杀菌，其他的酿酒工艺与瓶装或罐装啤酒相同。
Anheuser-Busch的生啤酒桶在灌装之后立即被送入冷库。
在饮用前，它们保存在低链系统中。
如果啤酒温度超过45度，酵母和其他的微生物就会繁殖，使啤酒变得混浊和发酸。
巴斯德杀菌法
1857到1876年，当巴斯德在法国酿酒厂工作时，发明通过对啤酒进行有控制的加热来保存的方法，以后应用于保存牛奶、醋和酒。
1870年，Anheuser-Busch成为第一家使用巴斯德杀菌法的美国酿酒厂。
1914年，首先使用了传送带型巴斯德杀菌机，包括手动的装瓶卸瓶系统。
1934年建立了含有自动装瓶卸瓶系统的巴斯德杀菌机。
有两种类型：
浸没型和喷淋型。
在1930年代，人们广泛采用巴斯德杀菌法，将生啤变为包装啤酒，以提高啤酒总产量并能进行长距离的运输。
现在，隧道巴斯德杀菌机在美国很常见，Anheuser-Busch也采用这种方法。
啤酒在酿造后送去包装时，用灌装机进行装瓶。
因为啤酒是酸性的，主要的致病细菌在其中不能存活。
然而，如果还有一些未检测到的微生物会使啤酒变坏，使口感发生变化。
因此，从灌装机出来的啤酒要用巴斯德杀菌机杀死任何破坏性的细菌，并终止发酵过程。
这保证了产品的质量，延长了保质期。
巴氏杀菌是将啤酒慢慢加热，在一定的温度下（140F）保持一段时间，然后冷却。
高温对微生物是致命的。
巴斯德杀菌法杀死不需要的细菌，但不会形成无菌状态。
也可以说，它是采用较低的温度，减少或消灭食物或饮料中的微生物。
人们经常混淆巴斯德杀菌法和灭菌。
巴斯德杀菌法用来去除某一/某些微生物，而灭菌则会完全毁灭所有的微生物。
在酿酒过程中，巴斯德杀菌法可以被解释为，在一定的温度下加热产品一段时间，保证在对物理稳定性和风味影响最小的情况下，最大地保持生物稳定性，以延长产品的保质期。
啤酒巴斯德杀菌的温度（140F）比多数食品要低。
影响啤酒稳定性的有利因素有：
∙酒精
∙无氧
∙低pH值（大约4.5）
∙酒花中的α酸
∙很少的发酵性碳水化合物
巴氏瞬间杀菌法
巴氏瞬间杀菌法是在啤酒进行灌装之前用加热方法杀菌，目的是杀死造成啤酒变质的微生物。
在这个过程中，产品在可控的连续流速下保持一定的温度，通常是160F到165F，持续时间15到30秒。
Anheuser-Busch采用的温度是160F，持续时间20秒。
在北美，巴氏瞬间杀菌法的使用不广泛，因为在1960年代末和1970年代初，许多酿造厂的尝试和实验没有引起注意。
然而，在欧洲、亚洲和澳大利亚的厂商普遍接受了这种方法而且现在已广泛采用。
表3列出了巴氏瞬间杀菌法的优缺点。
表3巴氏瞬间杀菌法的优/缺点
优点
缺点
设备简单
因为啤酒在装瓶前使用了巴斯德杀菌法，所以需要无菌灌装系统，污染物可能被引入了瓶中，所以必须进行无菌灌装。
非劳动密集型
所有的啤酒不能达到160F。
更经济
可能会去除二氧化碳。
风味变化小
液流停止时，难以避免导致杀菌过度。
需要瓶子加热器（如果瓶子的温度比批式巴斯德杀菌器里的温度低。
瓶子上会有冷凝水，使贴标发生困难。
）
表4比较瞬时和间歇式巴氏杀菌法
产品
瞬时
间歇式
啤酒
160F/20秒
140F/60秒（1PU）
牛奶
161F/15秒
143F/30分钟
苹果汁
190F/60秒
140F/30分钟
冰淇淋混合料
180F/16秒
160F/30分钟
蟹肉
170F/60秒
145F/30分钟
葡萄汁
200F/60秒
170F/30分钟
制黄油用的奶油
190F/6秒
在Anheuser-Busch，所有用塑料瓶包装的产品，都要进行巴氏瞬间杀菌法和无菌灌装。
控制巴斯德杀菌程序的方法
对啤酒使用巴斯德杀菌法很重要，检测巴斯德杀菌程序的效果也很重要。
巴斯德杀菌法的不足和过量都可能对啤酒产生不好的影响。
当巴斯德杀菌过量时，啤酒风味就会发生不好的变化，称作“煮过的口感”。
这种口感来自于啤酒化学成分的变化，引起这种变化的化学反应称为氧化。
发生氧化时，啤酒中必须有空气或氧气。
巴斯德杀菌时的高温加速
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