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酿造/糖化

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糖化是将研磨的大麦(麦芽粉)浸泡在水中,以便将研磨后的胚乳中的淀粉转化为较小的糖类的过程。所得的液体称为麦芽汁。当您使用麦芽汁提取物酿造时,您正在使用浓缩形式的麦芽汁,就像使用浓缩橙汁来制作橙汁一样。

糖化或稀释提取物以产生麦芽汁的目标是提供酵母能够旺盛生长的环境。研磨的大麦中的糖以长链形式存在,这些糖是不可发酵的。糖化过程使您可以通过溶解淀粉,然后使用在麦芽阶段产生的酶分解淀粉链,从麦芽粉或研磨的谷物中提取可发酵的糖。

此处描述的过程适用于设备部分中描述的任何糖化桶。

发生了什么?

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显示淀粉分解位点的卡通图

大麦淀粉转化为糖主要由两种酶导致——α-淀粉酶和β-淀粉酶。这两种酶都在α-1,4糖苷键处断裂形成淀粉的葡萄糖链。α-淀粉酶在淀粉链的随机位置断裂这些键。相比之下,β-淀粉酶作用于淀粉链中最后2到3个葡萄糖残基之间的键,释放二糖麦芽糖。

可以将α-淀粉酶想象成一种将链断成两半的酶,而β-淀粉酶只是在末端啃噬。β-酶会迅速将淀粉链转化为可发酵的糖,而α-酶在相同的时间内工作,会留下更多更长、不可发酵的链。麦芽汁中剩下的长链越多,最终啤酒在饮用时会感觉越浓稠或越饱满。然而,如果含有更多较短的链或可发酵的糖,啤酒的酒精含量会更高。每种酶的相对作用由温度决定——α-淀粉酶的最适温度为68摄氏度,而β-淀粉酶的最适温度为65摄氏度。

极限糊精是由淀粉分子中分支的部分(即包含α-1,6糖苷键)产生的不可发酵的糖。去除α-1,6分支(在分支的小糖中,而不是原始淀粉中)的酶称为极限糊精酶,它会被糖化的高温(通常为65摄氏度或更高)破坏,尽管它在较低温度下是活跃的。完全发酵后存在的极限浓度或残留糖部分由这些极限糊精决定。酿造商可以通过以下方式控制极限浓度

  • 最大程度地减少麦芽汁在β-淀粉酶活跃的温度下停留的时间,因为这会将较大的极限糊精转化为较小的糊精
  • 添加淀粉链中分支程度不同的辅料。
  • 最大程度地减少麦芽汁在极限糊精酶活跃的较低温度下停留的时间(例如蛋白质静止)

糖化过程中可能发生的额外过程包括

  • 蛋白质水解(如果在50摄氏度存在蛋白质静止阶段)
  • 破坏保护淀粉颗粒的β-葡聚糖层
  • 从麦芽中提取颜色

糖化系统(技术)

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有各种各样的糖化技术,技术的选用与可用设备、专业水平、生产的啤酒类型、过程控制水平以及每天生产的酿造次数有关。


等温浸出糖化

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等温浸出糖化是制作麦芽汁最简单的方法,但是,由于该技术缺乏蛋白质静止阶段,因此建议您主要使用经过充分改性的麦芽。浸出糖化也被称为一步糖化,因为该过程只需要一步。

等温显然指的是单一的糖化温度。在这个系统中,麦芽糖化(麦芽淀粉转化为糖)发生在与麦芽汁分离相同的容器中。由于没有加热阶段,因此不需要在糖化桶中进行搅拌。

您想要达到的理想情况是,让您的麦芽汁在66°至70°C(150°-158°F)的温度下静置,以使淀粉酶发挥作用。静置温度越低,可发酵的糖就越多,因此最终啤酒的酒精含量越高。温度越高,到达发酵的不可发酵的糖就越多,因此口感越饱满。当然,这是对其他方面相同的麦芽汁进行的比较。请记住,酶会在其最佳温度之外发挥作用,因此,如果给足时间,所有淀粉都可以转化为可发酵物质。

对于浸出糖化,将一定量的热水与麦芽粉(研磨的麦芽)混合在一个容器中,并让麦芽汁静置30到60分钟。每磅谷物使用1夸脱水。在这个比例下,麦芽汁的温度将稳定在比添加的水的温度低9°-10°C(16°-18°F)。例如,将10夸脱78°C(172°F)的热水添加到10磅麦芽粉中,将稳定在68°-69°C(154°-156°F)的温度下。您最好定期进行温度读数,以确保您保持最佳温度范围。添加少量热水以提高温度是可以的,但是避免将温度提高得太高,因为较高的温度会对酶活性产生负面影响,就像温度过低一样。

煮出糖化

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煮出糖化是从谷物中提取糖的最复杂的技术。该技术源于缺乏精确的温度测量,唯一精确的测量点是水的冰点(0°C或32°F)、体温(~36°C或98°F)和水的沸点(100°C或212°F)。这种方法也被认为可以产生更好的产量。但是,由于其复杂性以及家庭酿酒师不太可能选择使用煮出糖化,因此目前不会在此提供详细说明。

基本方法是先将一定量的沸水与水和体温下的麦芽粉混合,使麦芽汁达到初始静置温度。这个初始静置可以是酸性静置,或者麦芽汁可以从蛋白质静置开始。在这个静置阶段即将结束时,从麦芽汁中提取一定量的麦芽汁,加热至沸腾,然后返回到主麦芽汁中,使温度升高到下一个温度静置。这个过程称为煮出。有时,当需要延长静置时间时,麦芽汁会再次煮出,甚至多次煮出以保持静置温度。

分步糖化

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如果您计划使用未充分改性的麦芽,或者只是想要获得更好的产品质量,分段糖化(或程序糖化或温度控制分段注入糖化)比等温糖化稍微复杂一点。您的糖化过程中可以有两个或三个步骤或静置阶段。

  • 未麦芽化谷物 - 40 °C (104 °F) 激活
    • 支链淀粉酶 - 35–45 °C (95–113 °F) (5.0-5.8 pH),[1]
    • 植酸酶 - 30–52 °C (86–126 °F) (5.0-5.5 pH),降低麦芽汁pH值,以及
    • β-葡聚糖酶 - 35–45 °C (95–113 °F) (4.5-5.5 pH)。[2] 最大活性 40 °C (104 °F)[3]
  • 蛋白静置 - 50 °C (122 °F),持续20至30分钟。蛋白静置激活
    • 蛋白酶 - 45–55 °C (113–131 °F) (4.6-5.3 pH),“分解形成浑浊的大蛋白质”,以及[2]
    • 肽酶 - 45–55 °C (113–131 °F) (4.6-5.3 pH),“产生游离氨基氮”,[2][注释 1]以及
    • 植酸酶 - 在50–60 °C (122–140 °F)下活性最大。[3][注释 2]
  • 糖化静置 - 55–66 °C (131–151 °F) (5.0-5.5 pH),[2] β-淀粉酶产生可发酵麦芽糖。
    • β-淀粉酶的最大活性为 60 °C (140 °F),[注释 3]
    • 还原糖的最高产率出现在60–63 °C (140–145 °F),以及
    • 最高发酵率出现在 63 °C (145 °F)[3]
  • 最高浸出物 - 65–68 °C (149–154 °F),持续20至60分钟,用于淀粉转化和糖化。[3] β-淀粉酶在较低温度范围内活性较高,α-淀粉酶在较高温度范围内活性较高,并且更喜欢略高的pH值。
    • 可发酵浸出物的最高产率出现在 65 °C (149 °F)[3]
  • 转化静置 - 68–72 °C (154–162 °F) (5.3-5.7 pH)[2],持续20至30分钟。α-淀粉酶分解任何大的淀粉颗粒以实现淀粉转化。产生各种糖,包括麦芽糖、寡糖和糊精。[3] 此静置阶段的结束通过淀粉测试确认 - 请参见下文。
    • α-淀粉酶在 70 °C (158 °F)下活性最大,糊精化温度。[3]
  • 麦芽汁煮出静置 - 最后将麦芽汁升温至 76 °C (169 °F),持续5至10分钟,以使所有糖化酶失活。

在实践中,对于麦芽汁中每磅的麦芽粉,您将使用1升(1夸脱)54 °C (129 °F)的水使麦芽汁达到初始蛋白静置温度。然后,对于每磅的麦芽粉,您将使用0.5升(½夸脱)93 °C (199 °F)的水将温度升高 10 °C (18 °F)。这些是粗略的数值,因为添加的水越多,体积就越大,因此需要更多的水才能使温度升高相应的幅度。但是,如果您使用这些数值来计算所需的水量,您将获得相当不错的结果。

糖化结束

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使用典型的浅色麦芽,糖化通常需要大约30分钟 - 但是时间可能会长一些或短一些,具体取决于麦芽的酶活性(淀粉酶)能力。糖化可能需要长达6个小时。[3]

为了测试麦芽汁的转化情况,我们测试淀粉的存在:这可以通过将1克轻盐(碘化钾)与50毫升3%碘溶液混合,并将一滴添加到麦芽汁样品(一茶匙)中来完成。如果变成深蓝色,则表示存在淀粉。

未转化的麦芽汁

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如果您在糖化数小时后仍然检测到淀粉,那么谷物的研磨可能存在问题,即淀粉没有被充分分解,无法让酶接触到它。高糖化温度可能使麦芽酶失活。

特殊的糖化技术

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谷物浸泡

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提取特色谷物风味的最基本方法是将它们浸泡在温水中。

最简单的执行方法是将粉碎的谷物(放在尼龙或棉质谷物袋中)添加到(冷的)酿造水中,并将其加热至沸腾。在温度达到170°F之前应取出谷物,以防止提取过多的单宁。将袋子浸入和取出几次,然后让其滴落约15秒钟,然后再丢弃。不要挤压袋子。挤压也会从谷物皮壳中提取过多的单宁。

或者,将粉碎的谷物浸泡在2-3加仑150°F的水中30分钟,然后从麦芽汁中取出。这使得可以更完整地提取风味。

部分糖化

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“部分糖化”或“迷你糖化”程序比浸泡稍微复杂一些,它除了使用特色谷物外,还利用了酶促麦芽,这将导致更好地提取风味和颜色。

首先将烤箱设置为“温热”(或最低)档。我们希望达到140至160°F的温度。如果您的烤箱在此档位下的温度高于160°F,则只需在将糖化锅放入之前关闭烤箱即可。热的谷物和水的热容应在糖化过程中保持合适的温度。

将每磅粉碎谷物加热1至3夸脱的水至微沸。从火上移开,冷却至160-170°F,然后转移到糖化容器中并混合粉碎的谷物。彻底混合,确保谷物没有结块,然后将糖化容器放入烤箱中45至60分钟。糖化过程中不要打开烤箱门,否则大量热量会散失。不要让糖化温度低于145°F。带探头的烤箱温度计可以监控温度,尽管通常不需要这样做。

在糖化进行的同时,将每磅粉碎谷物再加热1至3夸脱水至微沸(大约与糖化时使用的水量相同),从火上移开,并冷却至140-170°F。这将是您的冲洗水。

糖化过程完成后,使用不锈钢滤网(意面滤网)将糖化物过滤到您的酿造锅中。然后,缓慢均匀地将冲洗水倒在糖化物上。糖化现在完成了。

“在您的酿造锅中添加必要的水量,以达到您通常用于提取酿造的水量。”

  1. Briggs等人将氮分为三个温度范围,50–60 °C (122–140 °F)表示总氮,50–55 °C (122–131 °F)表示甲醛氮,55–60 °C (131–140 °F)表示永久可溶性氮减去甲醛氮。
  2. Palmer的植酸酶温度范围为30–52 °C (86–126 °F),与Briggs等人的50–60 °C (122–140 °F)不符。
  3. β-淀粉酶的 60 °C (140 °F)的最大活性也是植酸酶和氮产生的最高范围值。这表明糖化范围的低温值可能从 60 °C (140 °F)开始。

参考文献

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  1. John Palmer. "麦芽汁糖化定义" (HTML). 检索日期 2015-02-18.
  2. a b c d e John Palmer. "糖化如何制麦芽汁" (HTML). 检索日期 2015-02-18.
  3. a b c d e f g h Dennis E. Briggs; Chris A. Boulton; Peter A. Brookes; Roger Stevens (2004). 酿造科学与实践. 英国剑桥:Woodhead 出版有限公司. 参见表 4-4,图 4.2 {{cite book}}: |access-date= 需要 |url= (帮助)
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