玉米淀粉在啤酒釀造中的應(yīng)用探討

玉米淀粉在啤酒釀造中的應(yīng)用探討周國泉程遠(yuǎn)東王國川（福建省燕京惠泉啤酒股份有限公司泉州362100）[摘要]本文就啤酒釀造中使用玉米淀粉做為輔料，可能出現(xiàn)的泡沫性能下降、啤酒口味較淡薄、淀粉糊化過程容易粘鍋影響加熱速度等問題進(jìn)行探討，著重對糊化、液化工藝進(jìn)行實(shí)踐分析，提出全玉米淀粉出現(xiàn)的粘鍋問題的解決思路。[關(guān)鍵詞]啤酒玉米淀粉糊化、液化工藝應(yīng)用隨著啤酒原料的大幅度漲價，消化成本的巨大壓力擺在了每一位釀造技術(shù)工作者的面前，目前每噸玉米淀粉的平均價格比大米便宜500多元，其無水浸出率又比大米高10%左右，對降低糧耗節(jié)約成本來說十分有利，替代大米做為輔料成了重要的研究課題。使用玉米淀粉釀造的啤酒整體口味比起使用大米會淡薄些，泡沫性能也差些，玉米淀粉在糊化過程粘度大、加熱速度較慢、易粘鍋。這些缺點(diǎn)只要在釀造工藝過程加以調(diào)整應(yīng)對，同樣能夠做出風(fēng)味并未發(fā)生大的改變的好啤酒。1玉米淀粉的成分玉米淀粉顆粒大部分呈壓碎狀的多角形，其顆粒較小，粒徑范圍為4~26μm。玉米淀粉和大米及玉米粉粒的對比分析見表1。從表1中可看出，玉米淀粉是一種純的淀粉質(zhì)產(chǎn)品。啤酒廠擔(dān)心的玉米的脂肪、蛋白質(zhì)高的問題，經(jīng)浸泡脫胚、提取蛋白質(zhì)制成的玉米淀粉已完全能適應(yīng)啤酒釀造的要求。表1典型的輔料品種的分析數(shù)據(jù)玉米粉粒大米玉米淀粉水分%13.312.812.0風(fēng)干浸出物%76.982.889.9無水浸出物%88.795.0102.0無水蛋白質(zhì)%9.37.90.04無水脂肪%1.00.30.05無水礦物質(zhì)%0.70.90.08PH值5.86.35.2糊化溫度℃60~7565~8062~752玉米淀粉原料的質(zhì)量控制玉米淀粉現(xiàn)在廣泛地運(yùn)用在淀粉糖、味精、檸檬酸、發(fā)酵酒精等行業(yè)，加工工藝已相對成熟。用于啤酒釀造的進(jìn)廠質(zhì)量控制應(yīng)關(guān)注氣味、水分、酸度、脂肪和鐵鹽等指標(biāo)。主要針對玉米淀粉在制備過程中可能出現(xiàn)微生物繁殖而帶來異味；水分太高容易出現(xiàn)結(jié)塊和發(fā)霉；二氧化硫濃度過高帶來的酸度高，水溶液PH值太低，可能影響淀粉酶作用及啤酒酸度的一致性；而脂肪太高會損害啤酒的泡沫形成能力和持久性，其中的不飽和脂肪酸作為醛類的前體物質(zhì)會影響啤酒的口味穩(wěn)定性；鐵鹽含量高會引起啤酒的噴涌、泡沫不潔白、加速啤酒的氧化；以及干燥溫度過高可能發(fā)生局部過熱糊化產(chǎn)生老化淀粉等問題。怪味、發(fā)霉、結(jié)塊可通過感官加以鑒別，不同淀粉廠的設(shè)備和處理過程不同，玉米淀粉的酸度、脂肪、鐵鹽含量有的差別較大，進(jìn)行必要的抽檢，才能清楚可能帶來的影響。3使用玉米淀粉對泡沫性能影響的探討工業(yè)玉米淀粉脂肪的含量即使二級品也規(guī)定要求≤0.25%，遠(yuǎn)比大米脂肪含量低，其泡沫性能與使用同比例大米輔料下降的原因，主要在于缺少大米所含有的可改進(jìn)啤酒的泡沫性能的糖蛋白的緣故，另一方面玉米淀粉浸出率高客觀上也減少了麥芽類原料的量，含氮物質(zhì)相對也少了些。采取配搭使用蛋白質(zhì)含量高的麥芽或使用一些小麥芽可加以改善；也可使用四氫浸膏或六氫浸膏來增強(qiáng)泡沫的性能，對輔料用量和稀釋比大的，還可考慮使用泡沫穩(wěn)定劑。4使用玉米淀粉口味會淡薄些的探討玉米淀粉為輔料，其蛋白質(zhì)含量幾乎為零，若麥芽的可同化氮偏低，則即使玉米淀粉的使用量不大，也會使成品酒的口味淡薄。適當(dāng)調(diào)高啤酒的總氮含量，控制合適的非糖比例，發(fā)酵度不要控制太高，保持醇脂比例，對改善口味淡薄有利。5玉米淀粉糊化、液化工藝的探討5.1玉米淀粉的投料溫度玉米淀粉糊化的溫度為62~75℃，投料水溫度選擇40℃~60℃理論上都可行，生產(chǎn)中60℃調(diào)漿也未發(fā)生輸送困難，從節(jié)約能源的角度，選擇60℃可多利用糖化車間的富余熱水，對節(jié)能有利。但實(shí)踐中通過手感或顯微鏡可觀察醪液中已有受熱糊化的淀粉顆粒，如果出現(xiàn)停電或停留時間長醪液無法加熱，當(dāng)溫度降至50℃以下會出現(xiàn)淀粉老化，即糊化后的淀粉糊，產(chǎn)生凝膠脫水，其結(jié)構(gòu)又趨緊密的現(xiàn)象。因此綜合考慮，玉米淀粉投料5.2玉米淀粉所用淀粉酶的選擇玉米淀粉酶制劑的選擇首先要適應(yīng)其PH值較低的要求，現(xiàn)在許多公司所提供的40000~60000u/ml的耐高溫淀粉酶適應(yīng)的PH值范圍可從5.0~7.0，早期常使用PH值適應(yīng)范圍為6.2~7.0的耐高溫淀粉酶就不適合了。隨著酶制劑工業(yè)的發(fā)展，目前市場上提供的耐高溫淀粉酶有的溫度的作用范圍較廣（不排除其中復(fù)配了中溫淀粉酶），能適應(yīng)部分以玉米淀粉為輔料的液化，可不考慮外加中溫淀粉酶，對使用全玉米淀粉（噴射液化的除外）由于直接加熱過程易出現(xiàn)粘鍋，不加中溫淀粉酶對投料速度和能耗影響較大。5.3液化工藝終點(diǎn)溫度的確定隨著輔料比例的不斷增大，節(jié)約能源越來越受到重視，通過提高耐高溫淀粉酶的使用量，糊化醪不經(jīng)過煮沸就能夠達(dá)到液化的要求。通常液化終點(diǎn)的溫度選擇在淀粉酶最佳作用溫度90~95℃。在我們進(jìn)行的試驗(yàn)對比中，90℃保溫遠(yuǎn)不如92℃和95℃，出于并醪的需要和節(jié)約能源考慮，我們選擇92℃作為液化的終點(diǎn)溫度。與傳統(tǒng)煮沸工藝相比此項(xiàng)5.4玉米淀粉為主加部分大米的糊化、液化工藝的試驗(yàn)對比不同玉米淀粉比例、不同的料水比，進(jìn)行加熱后進(jìn)入粘度劇增點(diǎn)的溫度有所差別，大米比例越多、料水比越大粘度劇增點(diǎn)的溫度越高。加有大米的糊化醪不會出現(xiàn)嚴(yán)重影響加熱的粘鍋問題，分析原因一方面由于大米的糊化溫度比玉米淀粉的糊化溫度高，在玉米淀粉糊化時大米處于吸水和表面糊化過程，粘度較小，另一方面可能因?yàn)橛写竺姿轭w粒的沖刷，使粘鍋的機(jī)會變小。 在表2中列出了通過選擇不同的保溫溫度和保溫時間、及添加中溫淀粉酶的5個方案的實(shí)驗(yàn)對比。在同樣添加中溫淀粉酶情況下，方案2在65℃保溫10分鐘比70℃保溫10分鐘所用加熱時間少4~6分鐘；方案2在65℃保溫10分鐘和65℃保溫20分鐘的方案3在加熱時間沒有變化；方案5在65℃保溫10分鐘70℃又保溫5分鐘所耗加熱時間最短；而方案1未添加中溫淀粉酶直接升溫至92℃的加熱耗時最長，總時間基本相同。各個方案的得率和碘值都比較接近，綜合酶制劑成本、加熱總時間對比，添加中溫淀粉酶并表2在0.25Mpa蒸汽壓力，不同工藝的粘度劇增溫度和加熱耗時的對比方案25%大米+75%玉米淀粉的液化工藝批號開始進(jìn)入粘度劇增點(diǎn)溫度（℃）扣除保溫時間的加熱耗時（分鐘）1直接升溫至9266964.55767064.7582多加1升中溫淀粉酶；65℃保溫10分鐘再升溫至67165.44767265.1483多加1升中溫淀粉酶；65℃保溫20分鐘再升溫至67764.84767864.9484多加1升中溫淀粉酶；70℃保溫10分鐘再升溫至67365.15267464.7545多加1升中溫淀粉酶；65℃保溫10分鐘，70℃保溫5分鐘再升溫67964.94668064.7445.5全玉米淀粉糊化、液化工藝的試驗(yàn)對比全玉米淀粉在約63℃進(jìn)入粘度劇增點(diǎn)，表3列出了未添加中溫淀粉酶直接加熱至92℃過程升2℃耗用時間的對比，從63℃升到65℃的加熱升溫過程速度急劇變得緩慢，在67℃到71℃表3在0.25Mpa蒸汽壓力下，未添加中溫淀粉酶，加熱2℃加熱溫度（℃）耗時（′″）加熱溫度（℃）耗時（′″）61-632′18″77-794′34″63-654′51″79-814′30″65-675′32″81-834′29″67-696′20″83-854′20″69-716′17″85-874′20″71-735′41″87-894′13″73-754′53″89-914′07″75-774′39″91-92(升1℃2′20″在表4中，全玉米淀粉采用未加中溫淀粉酶直接加熱至92℃保溫工藝的方案1，生產(chǎn)至第二鍋加熱時間就延長了十幾分鐘，第二鍋結(jié)束就要進(jìn)行鍋體CIP。根據(jù)前面摸清的玉米淀粉糊化過程的影響加熱狀況，采取在粘度劇增的63℃和粘度最大的68℃兩個溫度點(diǎn)，即63℃保溫10分鐘和68℃保溫10分鐘進(jìn)行避峰停留降低粘度后再升溫，仍在未加中溫淀粉酶情況下，試驗(yàn)結(jié)果表明對粘鍋有所緩解，但還是一鍋比一鍋加熱困難，還需6批次CIP一次糊化鍋。方案3通過減少一些高溫淀粉酶，多添加2升中溫淀粉酶，同時進(jìn)行63℃保溫10分鐘和68℃保溫10分鐘的工藝，加熱時間基本保持相對的穩(wěn)定，可維持1個月不CIP鍋體沒問題，有效緩解表4在0.25Mpa蒸汽壓力下，3種工藝的粘度劇增溫度和加熱耗時對比方案全玉米淀粉液化工藝批號開始進(jìn)入粘度劇增點(diǎn)溫度（℃）扣除保溫時間的加熱耗時（分鐘）1直接升溫至9261862.67361962.892中間進(jìn)行糊化鍋CIP62062.47662163.088263℃保溫10分鐘，68℃保溫10分鐘再升溫64263.06964362.87364463.07764562.8853添加2升中溫淀粉酶；63℃保溫10分鐘，68℃保溫10分鐘再升溫72062.76572162.96772362.96772463.06872562.76772663.06872762.7675.6討論5.6.1糊化、液化工藝的制定由于各廠所用酶制劑、水質(zhì)、原輔料配比、料水比、以及糊化鍋的加熱面積、傳熱效果、攪拌速度的不同，出現(xiàn)的情況會有所不同，需根據(jù)各廠5.6.2液化工藝隨著輔料比的增大，料水比的降低，淀粉原料的不同，拘泥于傳統(tǒng)要求的1℃/min顯然是沒必要的，設(shè)定加熱時間的結(jié)果會導(dǎo)致在粘度大的時候蒸汽壓力太高，可能使粘鍋加劇。如果能測定加熱過程的粘度曲線，對不同5.6.3不同廠家的玉米淀粉，淀粉的糊化溫度和液化速度會有所不同，除了與其酸度、及制備過程的5.6.4對使用玉米淀粉由于支鏈淀粉和直鏈淀粉含量與大米不同，經(jīng)糖化后產(chǎn)生的糖譜5.6.5玉米淀粉的難溶性淀粉含量約占玉米淀粉中的0.23%，比大米高約9倍，采用液化終點(diǎn)溫度為92℃與95℃或增加100℃保溫相比不溶性淀粉顆粒5.6.6使用全玉米淀粉，試驗(yàn)的料水比在1：3.2，添加中溫淀粉酶0.26升/噸淀粉，耐高溫淀粉酶0.45升/