(1)DMSP的變化當幹燥過程中麥層超過65℃時,對熱不穩定的DMSP會轉變為揮發性的DMS,溫度越高,轉化速度就越快;焙焦強度越大(尤其是高溫),則成品麥芽中殘餘DMSP會越少。影響麥芽中DMSP含量的因素主要包括以下幾種。
①大麥品種:歐洲Alexis品種製成的麥芽DMSP含量較低,冬大麥比夏大麥製成的麥芽低。
②種植地區、種植年度和氣候。
③發芽物的水分:水分越大,蛋白分解程度越高,遊離出的蛋氨酸越多,則形成的DMSP就越多。
④發芽溫度:發芽溫度越高,遊離出的蛋氨酸越多,則形成的DMSP就越多。
⑤發芽周期:時間越長,遊離出的蛋氨酸越多,則形成的DMSP就越多。
⑥凋萎溫度:提高凋萎溫度,可減少DMSP的形成。
⑦焙焦溫度:焙焦溫度高或較高的焙焦溫度下焙焦時間長,有利於DMSP轉化為DMS,減少麥粒中的DMSP含量。但伴隨著TBA上升,則建議采取高溫短時的焙焦辦法。
(2)蛋白質熱凝聚變性和類黑素的形成在幹燥過程中麥層溫度超過70℃時,則麥粒中的可凝固性氮會發生凝固,溫度越高、焙焦強度越大,則成品麥芽中的殘餘可凝固性氮會越少。當幹燥過程中麥層超過80℃時,會發生美拉德反應,形成類黑素。類黑素不僅是呈色的物質,而且還是酸性物質、還原物質、膠體保護性物質。深色麥芽應多形成類黑素,所以焙焦溫度應高些(95~105℃);而淺色麥芽不應形成或僅少量形成類黑素,所以焙焦溫度應低些(80~85℃)。
減少製麥中形成類黑素的措施包括:使用蛋白含量相對低的大麥;使用蛋白溶解趨勢低的大麥;低的浸麥度;從發芽第3d起,減少麥層供氧量;凋萎起始溫度為35~50℃,在焙焦時最好采取高溫短時的方法。
在生產淺色麥芽時,為防止酶失活嚴重,減少酶促反應,在幹燥開始時應首先在40~50℃風溫下進行大風量低溫快速脫水,使水分快速降至10%~12%,然後再逐步升溫至80~85℃。在生產深色麥芽時,則應在凋萎階段采取小風量緩慢加熱到40~50℃,水分緩慢降至20%左右,讓酶在此過程中繼續作用,以形成大量的氨基酸和低分子糖。
焙焦強度越大,則麥芽的TBA值就越高;TBA值越高,則啤酒風味老化就越嚴重。麥芽在焙焦時的熱負荷越大,此值就越高,尤其是焙焦時間影響更大,所以建議采用高溫短時焙焦為好。淺色麥芽的TBA不應超過14。
(3)幹燥過程中酶的變化幹燥過程中各種酶量的變化十分複雜。對於生產淺色麥芽而言,在凋萎階段,α-澱粉酶量還在不斷上升(50℃以下時),8h後則開始下降,直至焙焦結束時α-澱粉酶活力比幹燥開始時還要多15%左右。而不耐熱的β-澱粉酶從幹燥開始就呈緩慢下降趨勢,進入焙焦階段則下降更快,相較於幹燥開始時的酶活力來說,下降了40%左右。對溫度更敏感的β-葡聚糖酶,在幹燥中的損失更大,內-β-葡聚糖酶損失20%~40%,外-β-葡聚糖酶損失50%~70%。耐熱性強的蛋白質分解酶,如內肽酶會上升10%~30%,羧肽酶上升20%,但是耐熱性差的氨肽酶下降至原來的1/3,二肽酶下降30%。
盡管多酚氧化酶的耐溫性強,但一般下降30%;過氧化氫酶活力減少90%;過氧(化)物酶下降60%。隨著焙焦溫度的升高,麥汁中的多酚物質反而增加,聚合指數低,這與麥芽中多酚氧化酶的活力有關。
生產淺色麥芽時,應避免在幹燥過程中酶活力下降幅度過大,確保成品麥芽的酶活力高。在凋萎過程中通過大風量較低溫度幹燥,使水分下降快,可逐步提高酶的熱穩定性,任何升溫過程必須以水分下降到一定程度為前提,否則容易導致酶活力下降、玻璃質出現。所以正確結束凋萎,有利於保護酶的活力。在平衡蛋白質凝聚變性、色度、麥芽香味、出爐水分的前提下,適當的焙焦強度可減少酶的失活。
二、幹燥設備
幹燥設備的類型很多,在今天主要使用單層高效幹燥爐,所以重點介紹單層高效幹燥爐。
幹燥爐按加熱方式的不同分為直接幹燥爐和間接幹燥爐。
直接幹燥爐:通過煤或天然氣或木柴的燃燒而產生的熱氣對綠麥芽進行幹燥。此方式已淘汰,主要原因是:生產的麥芽有異味,不節能環保,麥芽質量不穩定,尤其是燃燒時會產生氮氧化物氣體,它和麥芽中的蛋白質接觸後會形成致癌的二甲基亞硝胺(NDMA)。麥芽中的NDMA應小於2.5μg/kg麥芽(英國小於5μg/kg)。若要減少NDMA在直接幹燥中的形成,則可采取在自由幹燥階段進行硫熏的辦法。
間接幹燥爐:用蒸汽或高溫水在熱交換器中將鼓入的外界空氣加熱,加熱後的空氣再由下向上幹燥烘床上的綠麥芽層。
幹燥起始風量為4300~5000m3/(h·t麥芽)。隨著麥粒水分減少,達到麥層穿透點、進入升溫烘幹時及時分段降低風量,最低約為起始幹燥風量的一半。
在升溫烘幹階段,從麥層出來的氣體有45~50℃;相對濕度還比較高,為此常利用位於幹燥爐頂部的玻璃管熱交換器,將從麥層排出的45~50℃、相對濕度還比較高的廢氣與新鮮空氣進行熱交換,被加熱的新鮮空氣用於幹燥,可節約熱能。之所以選用玻璃管,主要是因為成本低、耐濕氣體腐蝕和易清洗。
在焙焦階段,從麥層出來的廢氣的溫度為75~82℃(生產淺色麥芽)或95~105℃(生產深色麥芽),並且相對濕度低,可直接采用回風降低能耗。
所謂單層高效幹燥爐是指:在一個烘床上完成整個幹燥過程,高效的含義是指綠麥芽層厚度在50~130cm,裝載綠麥芽能力(比幹燥負荷)可高達500kg/m2烘床。送風能力4000~5500m3/(h·t麥芽)。
單層高效幹燥爐又分為:帶傾翻烘床的矩形幹燥爐、帶進出料器的圓形幹燥爐。
1.帶傾翻烘床的矩形幹燥爐
這種幹燥爐由於可通過風量、溫度的適當調節,所以省去了翻麥機。幹燥時間一般為18~20h。
2.帶進出料器的圓形幹燥爐
該爐一般應用於塔式製麥係統中。偶爾也有矩形、雙層形式的幹燥爐。
進出料器固定不動,而空氣流通麵積達30%的孔洞篩板或條縫篩板在滑輪上由3~6個傳動電機(每個電機1~2kW)均勻驅動旋轉。進出料器可上下調節高度,由螺旋輸送機組成,速度有兩級,可向左或向右輸料。