麦芽粉-麦芽威士忌糖化工艺的变迁

从淀粉发生的变化(糖化的原理)来讲,糖化过程可以分为糊化和淀粉的分解两步;而从操作流程上来看,糖化过程包含了拌和、糖化和麦汁分离三个步逐,我们将从这三方面来介绍威士忌糖化工艺的变迁。

1、拌和

拌和就是将磨碎的麦芽粉与热水搅拌为均匀的麦芽糊,拌和完成后,大部分的淀粉都被糊化了,剩下一些比较难糊化的淀粉要在后续的糖化甚至发酵初期完成糊化。

在威士忌还没有工业化生产时,拌和是在糖化容器中进行的,将热水准备好后,将麦芽粉加入装有热水的容器中,边加麦芽粉边搅拌,形成麦芽糊。威士忌工业化生产后,有了专门的糖化槽,糖化槽是一个大型的敞口容器,上面不加盖子,麦芽粉和热水加入糖化槽人工搅拌为麦芽糊。

现代威士忌蒸馏中拌和是由拌和器完成的,这一过程被称为mashing-in。拌和器有两种,一种是传统式搅拌器,一种是涡流式混合器,大部分蒸馏厂采用的是传统式搅拌器。两种拌和器的功能差异不大,磨碎的麦芽粉从上方的料斗进料,热水从侧边的管线注入,麦芽粉和热水以固定的速度充分混合成糊状,然后进入糖化槽,二者的主要区别在于涡流式混合器是以喷射方式将麦芽糊呈旋涡状注入糖化槽,可以让麦芽糊拌和得更为均匀。

正在糖化的麦芽糊传统式搅拌器示意图

涡流式混合器示意图

上次我们提到,糖化是制作威士忌的关键,是整个蒸馏厂最困难、最有技术难度的工艺,而整个糖化工艺中最难把握、最关键的步逐就是拌和。拌和的目的是为了让淀粉糊化,所以要保证淀粉最大可能地糊化,这就需要温度尽可能地高,但又不能影响后续淀粉的分解,也就是要最大程度的保留淀粉酶的活性,所以,温度又不能太高,影响淀粉酶的活性,因此,拌和要严格控制温度在60~65℃之间。由于每批次的麦芽的品种、发麦情况等有所不同,磨碎的麦芽粉的不同组分的比例也不相同(麦粉一般由麦壳、粗颗粒、细颗粒和面粉组成),使得糊化所需要的温度不尽相同,所以拌和工艺要根据不同麦芽粉的情况,调整热水的温度、进热水的速度以及麦芽粉进料的速度。根据不同情况调控最合适的温度是拌和工艺的关键所在。

2、糖化

拌和好的麦芽糊要进入糖化槽里完成糖化过程,糖化的过程是为了让淀粉尽可能地分解为葡萄糖。现代威士忌产业使用的糖化槽主要有两种,一种叫传统式糖化槽,一种叫半滤式糖化槽。

传统式糖化槽是一个无顶的开放式铸铁或者铁制圆桶,中央有一个可以旋转的轴,轴上装有搅拌桨,用来搅拌麦芽浆,底板上方有一个可以拆装的金属筛板,筛板上每平方米约有2500~3000个30~70mm,顶部宽0.7~0.9mm,底部宽3~4mm的细开孔,总开口率约12%。筛板是用来分离糖化好的麦汁的,开孔做成顶部小、底部宽的形状是为了防止麦芽粉中的细颗粒堵塞孔。

传统式糖化槽示意图

传统式糖化槽

半滤式糖化槽大约在20世纪70年代开始广为采用,其结构与传统糖化槽相似,只是加装了热水喷洒系统,且搅拌刀的形式不同。事实上,有些传统糖化槽现在也加装了热水喷洒系统,在这一点上,两者之间已无差别。半滤式糖化槽中央也是一个旋转的轴,轴上有一根向两端延伸的手臂,手臂上向下装有多根“耙”,耙上装有各种不同形状的叶片麦芽粉,这些叶片是固定的,用来搅拌麦芽糊。还有一种被称为全滤式糖化槽的,它的整个结构、原理和半滤式糖化槽基本相同,唯一不同的就是耙上的叶片是可以改变角度的,这一改变是为了帮助将过滤后的糟粕推出糖化槽。由于半滤式糖化槽和全滤式糖化槽的工作效率差别不大,在威士忌行业,全滤式糖化槽使用的比较少。

半滤式糖化槽示意图

半滤式糖化槽

实践表明,半滤式糖化槽的工作效率比传统糖化槽要高,首先,麦汁流出的速度快1小时,其次,半滤式糖化槽平均可以比传统糖化槽多滤出1%的可发酵糖,还能保存更多的活性淀粉酶完成二次转化,提高了后续的出酒率。

近年来,有些蒸馏厂给糖化槽上加了铜制或者不锈钢的顶盖,据说是为了防止异物进入、污染发酵以及热量散失过快。事实上麦芽粉,给糖化槽加顶盖的影响远不止于此。没有加顶盖之前,糖化过程是开放的,其中不止有麦芽自己产生的淀粉酶和酵母,还会接收环境中的生物,由于环境中的生物种类繁多,不同生物代谢后的产物不同,就会给威士忌带来比较丰富的口感,这一点和中国白酒比较相似。加了顶盖之后,糖化过程中就不能接收环境生物,威士忌中就缺少了环境生物代谢所产生的风味物质,威士忌的风味可能就没那么丰富了。

在将拌和好的麦芽糊注入糖化槽之前,要先给糖化槽里注入热水,这么做一方面可以预热糖化槽,防止麦芽糊进入糖化槽后遇冷降温,另一方面可以防止麦芽糊黏在底板上和进入筛板的孔中。等到所有麦芽糊都注入糖化槽后,快速对麦芽糊进行搅拌,让比较完整的麦芽壳沉在底板形成一个天然的过滤层,帮助后续过滤麦汁。搅拌好的麦芽糊形成了一个麦芽糊床,在糖化槽糖化10~30分钟,在此期间麦芽糊中的大部分淀粉将被淀粉酶分解为葡萄糖。

3、麦汁分离

麦汁分离就是在糖化完成后,将麦芽糊中的麦汁和糟粕分离,麦汁用来发酵,糟粕被其他产业利用。麦汁分离要求尽可能地将麦汁滤出,减少流出悬浮颗粒,同时还必须保留部分酵素以便在发酵初期作二次转化。

糖化完成后,要打开糖化槽底下的阀门,让其中的液体(麦汁)流出来,麦汁中还带有部分具有活性的淀粉酶,可以在发酵过程中继续糖化之前没有糖化的淀粉。麦汁流出时,必须控制流速,流速过快会挤压麦芽糊床,带出过多的细颗粒,导致麦汁过于浑浊,比重过高。

传统糖化槽是通过控制阀门或者利用暂存槽让槽内和流出的麦汁之间的液体压力保持平衡来控制麦汁的流速,半滤式糖化槽可以利用手臂的缓慢转动和耙上的叶片的上下移动产生的麦汁的渗流通道来控制麦汁的流速。

在第一道麦汁流出后,要给糖化槽中注入第二道热水,这样可以继续溶解残留在糟粕中的糖分,提高后续出酒率。如果糖化槽顶部加装了热水喷洒系统,就利用喷洒系统注入热水,糖化槽没有加装热水喷洒系统的,就利用拌和器注入热水,全部热水注入之后,搅拌麦芽糊,形成麦芽糊床,之后再滤出麦汁。

一般来说,整个糖化过程要注入三道热水,个别蒸馏厂会注入四道热水,每一次注入的热水温度都会比前一道要高。第一道和第二道麦汁将会在冷却后注入发酵槽中发酵,第三道和第四道麦汁则会存在热水槽中,供下次糖化时使用。

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