CN103642616B - 一种以挤压加高温酶白高粱作为啤酒辅料的糖化方法 - Google Patents
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Abstract
一种以挤压加高温酶白高粱作为啤酒辅料的糖化方法，包括如下步骤：白高粱粉碎，然后过孔径为30-40目的筛；将白高粱粉碎物的水分重量百分比调整为29.5-30.5%，并与耐高温α-淀粉酶混合均匀，耐高温α-淀粉酶的添加量为1.4-1.6升/吨；对白高粱粉碎物进行挤压处理，所述的挤压处理在单螺杆挤压机中进行；将白高粱挤出物经切刀切碎，冷却至室温，在温度≤50℃的条件下干燥，使白高粱挤出物的水分重量百分比为13.0-15.0%，粉碎，过30-40目的筛，备用；将白高粱挤出粉碎物与大麦芽破碎物同时投入糊化容器内进行糖化处理。本发明的方法减少了白高粱用作啤酒酿造辅料时的糖化时间，并提高了麦汁的过滤性能以及麦汁浸出物的得率。
Description
技术领域
本发明涉及啤酒酿造领域，特别涉及用于啤酒酿造的白高粱的加耐高温α-淀粉酶低温挤压和糖化处理的技术领域。
背景技术
辅料在啤酒酿造中用以提高浸出率和啤酒的稳定性，并且在一定程度上降低了酿造成本。基于使用辅料比麦芽具有经济性的优点这一事实，国内外众多学者和企业对啤酒辅料及其处理方法开展了研究。
2004年董建秋通过研究发现，高粱辅料麦汁中多肽含量最高，用高粱辅料进行啤酒酿造时能够获得较为理想的麦汁组分和指标（如α-氨基氮、麦汁收得率等）。C. I. Owuamad等用未发芽的高粱作为辅料，酿造出合格的啤酒（张赟彬，何国庆.2003.10）；Agu，R. C分别用玉米、高粱和大麦作辅料，进行啤酒酿造，结果显示高粱辅料糖化温度较高（Agu, R. C. 2002.108）。
高粱中的交联醇溶蛋白含有更多的半胱氨酸，含巯基( - SH) 较多，蛋白质的- SH 在发芽过程中被氧化形成二硫键，使肽链交叉相连。这种交叉相连使蛋白质难以降解，同时，小颗粒的淀粉、β-葡聚糖和戊聚糖会与其结合进而形成一种复合物，阻碍了淀粉酶对淀粉颗粒的分解，从而使淀粉分解变差，浸出率下降；由于大分子颗粒的存在，麦汁过滤时易堵塞过滤层，影响过滤速度，即使在糖化过程中也保持不溶状态，被氧化再次形成二硫键，影响糖化过程（刘月琴，顾国贤. 酿酒. 2000.6）。
另外，当高粱辅料的比例较高时，由于未发芽高粱辅料所含酶的数量较少，仅仅靠麦芽本身的酶是不够的。需要在糖化过程中外加淀粉水解酶类和复合酶来促进辅料中淀粉、蛋白质等的水解，进而获得合理的麦汁组成，并有助于提高辅料比，降低生产成本。现在多数啤酒工厂外加酶制剂的二次煮出糖化法，这样所需的糖化时间较长。另外高粱中含有具有胶体性质的戊聚糖等，使得麦汁的收得率低，同时还产生过滤困难、啤酒澄清差等问题。
在啤酒生产中应用挤压膨化技术与传统啤酒生产工艺相比，能提高啤酒麦汁的收得率，增加出酒率，减少酶的用量，提高辅料用量，膨化后有利于酵母发酵，缩短发酵周期，省去蒸煮或糊化程序，提高了生产效率和节约成本。但是，国内外研究表明，挤压膨化啤酒辅料所产生的醪液难于糖化，糖化过程中的淀粉分解不完全，要使醪液中经挤压蒸煮而充分糊化的啤酒辅料顺利完成液化过程，需要控制好糖化工艺条件，并发挥淀粉酶的作用。目前，尚未有文献公开利用加耐高温α-淀粉酶低温挤压和糖化方式来处理白高粱的技术。
因而，需要寻找一种更佳的方式处理白高粱，使白高粱用作啤酒酿造辅料时，所含淀粉的降解更加充分，糖化时间较短，同时所得麦汁的过滤性能较好。
发明内容
本发明的目的就是解决现有技术中白高粱作为啤酒酿造辅料时淀粉降解不充分、糖化时间长的技术问题，提供一种以挤压加高温酶白高粱作为啤酒辅料的糖化方法，该方法减少了用作啤酒酿造辅料的白高粱的糖化时间，同时提高麦汁的过滤性能以及麦汁浸出物的得率。
本发明通过以下的技术方案来实现上述技术目的。
一种以挤压加高温酶白高粱作为啤酒辅料的糖化方法，包括如下步骤：
A、白高粱粉碎，然后过孔径为30-40目的筛；
B、将白高粱粉碎物的水分重量百分比调整为29.5-30.5%，并与耐高温α-淀粉酶混合均匀，耐高温α-淀粉酶的添加量为1.4-1.6升/吨；
C、对步骤B中的白高粱粉碎物进行挤压处理，所述的挤压处理在单螺杆挤压机中进行，其中，从喂料端至出料端分为三个温区，温度自控调节，喂料端温度设置为39.5-40.5℃，中间挤压区温度为64.5-65.5，出料端温度为86.0-87.0℃，螺杆转速为188-192 r/min，模孔直径为8.0-10.0 mm；
D、将白高粱挤出物经切刀切碎，冷却至室温，在温度≤50℃的条件下干燥，使白高粱挤出物的水分重量百分比为13.0-15.0%，粉碎，过30-40目的筛，备用；
E、将步骤D的白高粱挤出粉碎物与大麦芽破碎物同时投入糊化容器内进行糖化处理。
进一步地，所述糖化处理的具体步骤为：将添加了耐高温α-淀粉酶的白高粱挤出粉碎物与过20-30目筛的大麦芽破碎物以（0.44-0.45）：1的重量比投入到N2气保护的密闭糊化容器中，水料重量比为（4.1-4.3）：1，容器内水先升温至38-40℃，保温并搅拌5-10min；升温至52-55℃，保温并搅拌45-50min；升温至63-65℃，保温并搅拌35-40min ；升温至71-73℃，保温并搅拌15-18min ；升温至76-78℃，过滤，将洗糟水的pH值用乳酸调至5.5-5.8并加热至76-78℃，分2-3次加入到麦糟中进行洗糟，残糖量≤1.0%，煮沸2min后得到定性麦汁。
添加耐高温α-淀粉酶的白高粱经过低温挤压后，淀粉糊化，同时淀粉颗粒外围蛋白质层和胚乳细胞壁的半纤维素物质已经被破坏，使淀粉更易接触酶的作用而分解，可以缩短糖化时间、显著改善麦汁过滤性能、利于啤酒酿造，同时糖化时无需外加酶制剂，简化操作并能缩短糖化时间。耐高温α-淀粉酶的添加量对糖化时间、麦汁的过滤性能有很大影响，对于白高粱，当耐高温α-淀粉酶的添加量为1.4-1.6升/吨时，糖化时间可缩短至115-120分钟。
同时，申请人发现，通过挤压处理，能使白高粱中的淀粉降解地更充分，从而在作为啤酒酿造辅料时能大大提高麦汁的发酵速度。但是，对于挤压处理后的白高粱，其含水量和颗粒大小对于麦汁的糖化时间和过滤性能有很大影响，当白高粱挤出粉碎物的水分重量百分比为13.0-15.0%且过30-40目的筛时，麦汁的糖化时间为115-120分钟，并且过滤过程顺利；当白高粱挤出粉碎物的水分重量百分比较高且颗粒粒径较大时，麦汁的糖化时间需要150分钟甚至更长；当白高粱挤出粉碎物的水分重量百分比较低且颗粒粒径较小时，虽然麦汁的糖化时间缩短到125-130分钟，但过滤过程中容易堵塞且过滤速度很慢。
另外，申请人通过大量试验发现，洗糟过程对糖化收得率也有很大的影响。将洗糟水温升至76-78℃，并用乳酸将洗糟水的pH值调节为5.5-5.8，可增加原料的利用率，提高糖化收得率，同时还可减少多酚物质的溶解，使残糖糖度在0.5-0.8之间。
因此，本发明的技术方案与现有技术相比，具有下述优点：
1、通过在挤压前添加耐高温α-淀粉酶，可进一步促进白高粱中淀粉和蛋白质的水解，有利于获得合理的麦汁组成，并且在糖化过程中无需外加酶制剂，这对啤酒酿造来说是十分有利的；
2、本发明通过控制白高粱挤出粉碎物的水分重量百分比和颗粒大小，将麦汁的糖化时间缩短至115-120分钟，并且过滤过程顺利；
3、与传统的不经挤压处理的蒸煮糊化啤酒酿造工艺相比，本发明在对白高粱进行挤压处理后，麦汁浸出物的得率提高了6-10%，进一步增加了啤酒的产量；
4、本发明的糖化过程在N2气保护的密闭糊化容器中进行，不仅防止了麦汁在高温下被氧化，而且提高了啤酒的新鲜度；
5、使用挤压白高粱作啤酒酿造辅料，可以在一定程度上减少啤酒生产成本，同时制得的啤酒透明度、泡沫形态和香气和口味化符合国家标准的要求，并满足了消费者对营养的需求。
具体实施方式
本发明给出下面的实施例来进一步说明，但本发明的保护范围不限于这些实施例。
实施例1：挤压膨化白高粱的糖化过程
1、挤压处理：白高粱粉碎，然后过孔径为30目的筛；将白高粱粉碎物的水分重量百分比调整为29.5%，并与耐高温α-淀粉酶混合均匀，耐高温α-淀粉酶的添加量为1.6升/吨；对白高粱粉碎物进行挤压处理，所述的挤压处理在单螺杆挤压机中进行，其中，从喂料端至出料端分为三个温区，温度自控调节，喂料端温度设置为40℃，中间挤压区温度为65℃，出料端温度为86℃，螺杆转速为190r/min，模孔直径为8.0mm；将白高粱挤出物经切刀切碎，冷却至室温，在45℃的条件下干燥，使白高粱挤出物的水分重量百分比为15.0%，粉碎，过30目的筛，备用；
2、糖化处理：将添加了耐高温α-淀粉酶的白高粱挤出粉碎物与过20目筛的大麦芽破碎物以0.44：1的重量比投入到N2气保护的密闭糊化容器中，水料重量比为4.1：1，容器内水先升温至38℃，保温并搅拌10min；升温至55℃，保温并搅拌45min；升温至63℃，保温并搅拌40min ；升温至73℃，保温并搅拌15min ；升温至78℃，过滤，将洗糟水的pH值用乳酸调至5.6，并加热至78℃，分2次加入到麦糟中进行洗糟，残糖量为0.58%，煮沸2min后得到定性麦汁；在上述白高粱预处理的过程中，糖化处理的时间为118分钟，并且过滤顺利，无堵塞出现，麦汁浸出物的得率为81.3%。
实施例2：挤压膨化白高粱的糖化过程
1、挤压处理：白高粱粉碎，然后过孔径为20目的筛；将白高粱粉碎物的水分重量百分比调整为30%，并与耐高温α-淀粉酶混合均匀，耐高温α-淀粉酶的添加量为1.5升/吨；对白高粱粉碎物进行挤压处理，所述的挤压处理在单螺杆挤压机中进行，其中，从喂料端至出料端分为三个温区，温度自控调节，喂料端温度设置为40.5℃，中间挤压区温度为64.8℃，出料端温度为86.5℃，螺杆转速为185r/min，模孔直径为10.0mm；将白高粱挤出物经切刀切碎，冷却至室温，在50℃的条件下干燥，使白高粱挤出物的水分重量百分比为13.0%，粉碎，过40目的筛，备用；
2、糖化处理：将添加了耐高温α-淀粉酶的白高粱挤出粉碎物与过20目筛的大麦芽破碎物以0.45：1的重量比投入到N2气保护的密闭糊化容器中，水料重量比为4.2：1，容器内水先升温至40℃，保温并搅拌5min；升温至53℃，保温并搅拌50min；升温至63℃，保温并搅拌40min ；升温至71℃，保温并搅拌16min ；升温至77℃，过滤，将洗糟水的pH值用乳酸调至5.8，并加热至77℃，分3次加入到麦糟中进行洗糟，残糖量为0.59%，煮沸2min后得到定性麦汁；在上述白高粱预处理的过程中，糖化处理的时间为116分钟，并且过滤顺利，无堵塞出现，麦汁浸出物的得率为81.0%。
实施例3：啤酒的酿造
将实施例1得到的定性麦汁使用传统工序添加酒花并发酵来生产啤酒，制得的啤酒透明度、泡沫形态和香气和口味化符合国家标准的要求；浊度为1.1EBC、色度为12.0 EBC、酒精度为4.1%、原麦汁浓度为9.8°P、总酸为1.80mL/100mL、双乙酰为0.06 mg/L、甲醛为0.09 mg/L。
Claims (2)
1.一种以挤压加高温酶白高粱作为啤酒辅料的糖化方法，其特征在于包括如下步骤：
A、白高粱粉碎，然后过孔径为30-40目的筛；
B、将白高粱粉碎物的水分重量百分比调整为29.5-30.5%，并与耐高温α-淀粉酶混合均匀，耐高温α-淀粉酶的添加量为1.4-1.6升/吨；
C、对步骤B中的白高粱粉碎物进行挤压处理，所述的挤压处理在单螺杆挤压机中进行，其中，从喂料端至出料端分为三个温区，温度自控调节，喂料端温度设置为39.5-40.5℃，中间挤压区温度为64.5-65.5，出料端温度为86.0-87.0℃，螺杆转速为188-192 r/min，模孔直径为8.0-10.0 mm；
D、将白高粱挤出物经切刀切碎，冷却至室温，在温度≤50℃的条件下干燥，使白高粱挤出物的水分重量百分比为13.0-15.0%，粉碎，过30-40目的筛，备用；
E、将步骤D的白高粱挤出粉碎物与大麦芽破碎物同时投入糊化容器内进行糖化处理。
2.根据权利要求1所述的一种以挤压加高温酶白高粱作为啤酒辅料的糖化方法，其特征在于所述糖化处理的具体步骤为：将添加了耐高温α-淀粉酶的白高粱挤出粉碎物与过20-30目筛的大麦芽破碎物以（0.44-0.45）：1的重量比投入到N2气保护的密闭糊化容器中，水料重量比为（4.1-4.3）：1，容器内的水先升温至38-40℃，保温并搅拌5-10min；升温至52-55℃，保温并搅拌45-50min；升温至63-65℃，保温并搅拌35-40min ；升温至71-73℃，保温并搅拌15-18min ；升温至76-78℃，过滤，将洗糟水的pH值用乳酸调至5.5-5.8并加热至76-78℃，分2-3次加入到麦糟中进行洗糟，残糖量≤1.0%，煮沸2min后得到定性麦汁。
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