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酒混浊和过滤的研究

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偶然地,酿造师在工艺中碰到第一个问题是当在准备过滤后进行成品包装时。这些问题主要表现为延长过滤时间、增加硅藻土和过滤辅助材料的用量,以及在连续的过滤过程中压力发生极大的波动。造成这些问题的物质主要是大分子糊精、非淀粉质多糖和蛋白质或这些物质的组合。说到糖化过滤槽的过滤,在实验室中可以采取许多方法,测定造成问题的原因,以及所需的处理方法。在预过滤时有问题的“嫩啤酒”样品可以用上面描述过的MCCLEARY的方法分析β-葡聚糖和糊精(α-葡聚糖)的含量。在α-葡聚糖产生的问题中,我们使用纯化的α-淀粉酶和葡萄糖苷酶,把糊精降解成单独的葡萄糖分子。蛋白质可以通过Biuret的方法进行测定,使用一种适当的参考标准。为了建立啤酒或混浊物质中存在的非淀粉质多糖和蛋白质含量的方法,可以按如图III.6所示的装置中用酶对样品进行处理。这个试验在实验室中,在-1到4℃的温度下进行。酶的培养也在这些温度下进行,连续地添加到发酵罐和后酵罐中。在开始过滤前的几小时或几天前把酶添加到啤酒中。改变酶制剂的添加量和时间,允许这些处理有弹性和最优化。如是过滤问题是由于蛋白质、淀粉、非淀粉质多糖或这些物质的混合物质形成的。那么随着这些个别的酶制剂添加量的改变,有可能会检测到流速有所变化。这些效果的视觉描述如图III.7。图7a说明在0℃过滤时,大麦β-葡聚糖在嫩啤酒中的含量增加。在图7b中我们可以看见在低温时,β-葡聚糖酶能非常有效地使过滤恢复到正常的速度。对照啤酒中含水量有30mg/l的β-葡聚糖,可以看出β-葡聚糖酶的添加量为0.025%时,可以使过滤性能恢复到忽略β-葡聚糖的水平(“无β-葡聚糖的啤酒”,见图III.7b),酶的添加量增加到0.05%时,可以进一步提高过滤性能。同样地,我们也可以利用这套装置研究蛋白酶、半纤维素酶和淀粉酶的作用效果。近来比较明显的问题是关于糖化车间的过滤的啤酒的过滤问题,过滤速度的限制性因素是”质”而不是”量”。在大麦、麦芽以及由这些谷物生产的麦汁中,许多情况下, β-葡聚糖的分子量是影响过滤槽过滤和成品啤酒过滤的重要因素。下面的柱状图,是根据实验室中的糖化试验数据而作的,说明:我们可以清楚地发现即使是Bioglicamase3对麦汁中的β-葡聚糖含量没有影响(1.314mg/l,而对照是1.324mg/l),但是它对残余的/可溶性β-葡聚糖的分子量有非常明显的作用(29kd,而对照是110kd)。正如我们在上面已经看到的,这也反映在麦汗的粘度上(2.62对334cps)。这些实验室的糖化,对照的糖化过滤/过滤槽过滤明显低于酶处理过的糖化情况。这些较差的过滤槽和压滤机产量的观察结果,也同样可以在中试和生产规模的糖化和过滤试验中发现。改进的过滤槽过滤和随后的啤酒过滤不仅影响工艺效率,而且会导致可测定的质量因素。表III.3参数  30%大麦酿造    不加酶制剂 30%大麦酿造0.05%BiocellulaseME250  100%麦芽酿造麦汁β-葡聚糖 407mg/l 480mg/l 检测不到过滤机压力 >4bar 啤酒体积/过滤周期 3hl 10hl 10hl使用硅藻土总量 6kg 1.5kg 1.5kg浊度 0.4EBC 0.23EBC 0.16EBC泡沫(30mm) 308sec 319sec 314sec 表III.3强调了这些观察结果,进行10hl浸出糖化法,以30%的大麦作为辅料。把100%的麦芽酿造作为对照进行比较。

一般而言,我们发现从实验室到中试到大生产规模,这些观察结果都维持了产量。明显的是,在全面生产的工厂中,添加剂的优化可能是必需的。下列的一系列图表是使用BioglicamaseME2X进行生产优化的工艺。在这个情况中,糖化车间和啤酒过滤车间中使用Bioglicamase的优点是不证自明的。还值得注意的是麦芽中β-葡聚糖含量的不同,足以提醒我们酿造原料本身所具有的可变性。这些添加Bioglicamase的例子有助地酿造师克服这种不均匀性以及随之造成的后果。BioglicamaseME2X试验1糖化 麦芽量(T) β-葡聚糖(%,干重) 过滤的麦汁(hl) 增加的体积(hl) % 过滤时间(hrs) 浓度(oP) Bioglicamase  g/T对照 10.0 0.65 750 - - 2.45 15 0试验 10.0 0.65 764 14 1.8 2.15 15 300过滤车间 过滤机类型 一次预涂过滤啤酒(hl) 过滤机时间(hrs) 硅藻土消耗(g/hl)对照 烛式 5080 10 165试验 烛式 11400 19 79BioglicamaseME2X试验2糖化 麦芽量(T) β-葡聚糖(%,干重) 过滤的麦汁(hl) 增加的体积(hl) % 过滤时间(hrs) 浓度(oP) Bioglicamase  g/T对照 19.0 0.55 1380 - - 3.0 15.6 0试验 19.0 0.55 1396 13.9 1.2 2.35 15.6 250过滤车间 过滤机类型 一次预涂过滤啤酒(hl) 过滤机时间(hrs) 硅藻土消耗(g/hl)对照 烛式 10800 13 176试验 烛式 24600 27 76 添加酶可以改善啤酒的滤过速率,同时还可以帮助我们解决成品酒的浑浊和过滤时出现问题。图III.8中的显微图谱中给出了由于β-葡聚糖而引起的啤酒浑浊的鉴定研究的例子。 这种浑浊通过对发酵/后熟罐中啤酒进行处理而被去除掉,同时经处理后改善了啤酒滤过速率及降低了硅藻土的用量。在糖化时采用β-葡聚糖酶处理可以消除后继发生的这种浑浊及相关的过滤问题。图III.8a表明刚果红染色可以用来鉴定大麦或麦芽细胞壁中所含的β-葡聚糖。啤酒浑浊可通过高速离心分离出来,在染色前用去离子水洗涤数次。染色的浑浊物示于8b。图8c和d表示在发酵罐(9℃)或后酵罐(0℃)中添加β-葡聚糖酶后, β-葡聚糖与时间的关系,试图把β-葡聚糖含水量量降低到可接受的水平,这样能减少过滤机的停工时间,并消除啤酒混浊。                  

我们进行的全部研究和试验,是为了强调与过滤槽过滤和啤酒过滤问题相关的β-葡聚糖分子大小的重要性。在较低的温度下,相连的β-葡聚糖聚合物会形成胶体,这是与啤酒过滤周期和混浊形成的重要因素。

这些研究可用下面图形总结:β-葡聚糖分子量高时,在低浓度时就会形成胶体(造成啤洒过滤和混浊问题)。由于β-葡聚糖酶的作用而降低了β-葡聚糖的分子量时,只有在高浓度时才会逐步发生分子间的相互作用并形成胶体。

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