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        超聲波輔助大麥芽糖化工藝的研究

        2021-07-02 08:37:32馬井喜
        江蘇調(diào)味副食品 2021年2期
        關(guān)鍵詞:工藝影響

        寧 樂,鄭 楠,馬井喜

        (長(zhǎng)春大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院,吉林 長(zhǎng)春 130022)

        國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)的糖化方式多為雙醪浸出糖化法[1]。該方法一般用于大量使用糧食輔料的啤酒配方,不僅熱能消耗量大、糖化時(shí)間長(zhǎng),加熱速率也難以控制,不能精確達(dá)到每個(gè)糖化階段的目的,因此這種工藝對(duì)于要求高精準(zhǔn)度的精釀啤酒而言并不適用。有些使用糖漿作為輔料的工廠則采用單醪分步出糖的工藝[2],即麥芽單獨(dú)分步糖化,煮沸時(shí)在麥汁中加入糖漿。該工藝相對(duì)于雙醪浸出糖化法具有糖化時(shí)間短、熱能消耗少的優(yōu)勢(shì),但是依然無法避免不能精準(zhǔn)控制糖化過程的缺陷[3]。

        一步法糖化工藝更適用于小微型精釀啤酒企業(yè)[4]。該工藝較簡(jiǎn)單,減少了分步升溫糖化過程中的熱能損失,節(jié)省了糖化時(shí)間,能夠降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率。此外,通過一些輔助手段(如超聲波處理)提高糖化酶活性也是一個(gè)低成本、高效率的方法[5]。超聲波技術(shù)利用其空化作用、自由基作用和機(jī)械作用,已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于食品加工及危害物處理等領(lǐng)域[6-7]。

        1 材料與方法

        1.1 材料與試劑

        材料:澳大利亞大麥,購(gòu)自濟(jì)南雙麥啤酒物資有限公司;試劑:磷酸溶液,實(shí)驗(yàn)室配制。

        1.2 儀器與設(shè)備

        FA2104B型電子分析天平:青島楊中儀器有限公司;CR-200B粉碎機(jī):永康超然電器公司;UW28K-120W超聲波清洗器:北京彼奧德電子技術(shù)公司;HWS-24型電熱恒溫水浴鍋:江蘇蘇州東圣儀器有限公司。

        1.3 方法

        1.3.1 工藝流程

        超聲波輔助大麥芽糖化工藝流程見圖1。

        1.3.2 操作要點(diǎn)

        精確稱取大麥芽40 g為一份,添加麥芽重量的5%(2 g)水分以達(dá)到增濕的目的,攪拌均勻后靜置2 min 以利于麥芽殼層吸收水分;將麥芽加入粉碎機(jī)粉碎,要求麥芽麥殼完整而內(nèi)容物破碎,且每份麥芽粉碎程度一致;將細(xì)粉在三角瓶中按一定比例與水混合后調(diào)節(jié)pH值,放入預(yù)先升溫至一定溫度的超聲波清洗器水槽中,恒溫保溫一定時(shí)間,在保溫期間,每隔5 min攪動(dòng)一次糖化醪;糖化結(jié)束后,用快速濾紙對(duì)糖化醪進(jìn)行過濾,將濾液快速降溫至20 ℃,以折光儀測(cè)定糖度,并計(jì)算出糖率??疾斐暡ㄌ幚頃r(shí)間、糖化溫度、糖化醪pH值、料液比四個(gè)因素對(duì)出糖率的影響,確定最佳糖化工藝[8]。

        1.3.3 出糖率的測(cè)定方法

        出糖率(%)=(糖度×加水量)/麥芽重量

        2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果分析

        2.1 單因素實(shí)驗(yàn)

        2.1.1 超聲波處理時(shí)間對(duì)出糖率的影響

        保持糖化溫度64 ℃、糖化醪pH5.4、料液比1∶4(g/mL)三個(gè)因素不變,探索超聲波處理時(shí)間對(duì)出糖率的影響,結(jié)果見圖2。

        圖2 超聲波處理時(shí)間對(duì)出糖率的影響

        從圖2可以看出,當(dāng)糖化進(jìn)行40~44 min時(shí),出糖率快速升高;當(dāng)糖化進(jìn)行44~46 min時(shí),出糖率升高速度降低,已接近糖化完全;當(dāng)糖化進(jìn)行 46~48 min時(shí),出糖率不再變化,糖化已停止。因此,最佳糖化時(shí)間為44~48 min,出糖率頂峰達(dá)72.60%。

        2.1.2 糖化溫度對(duì)出糖率的影響

        保持超聲波處理時(shí)間40 min、糖化醪pH5.4、料液比1∶4(g/mL)三個(gè)因素不變,探索糖化溫度對(duì)出糖率的影響,結(jié)果見圖3。

        圖3 糖化溫度對(duì)出糖率的影響

        從圖3可以看出,當(dāng)糖化溫度為62~66 ℃時(shí),隨著溫度升高,出糖率也逐漸升高;當(dāng)糖化溫度為66~70 ℃時(shí),隨著溫度升高,出糖率逐漸降低。因此,最佳糖化溫度為64~68 ℃。

        2.1.3 糖化醪pH值對(duì)出糖率的影響

        保持超聲波處理時(shí)間40 min、糖化溫度 64 ℃、料液比1∶4(g/mL)三個(gè)因素不變,探索糖化醪pH值對(duì)出糖率的影響,結(jié)果見圖4。

        圖4 糖化醪pH值對(duì)出糖率的影響

        由圖4可以看出,當(dāng)糖化醪pH值為5.2時(shí),出糖率較高,為69.30%;當(dāng)糖化醪pH值為5.0~5.2時(shí),隨著pH值升高,出糖率升高;當(dāng)糖化醪pH值為5.2~5.8時(shí),隨著pH值升高,出糖率降低。因此,最佳糖化醪pH值為5.0~5.4。

        2.1.4 料液比對(duì)出糖率的影響

        保持超聲波處理時(shí)間40 min、糖化溫度64 ℃、糖化醪pH5.4三個(gè)因素不變,探索料液比對(duì)出糖率的影響,結(jié)果見圖5。

        圖5 料液比對(duì)出糖率的影響

        由圖5可以看出,當(dāng)料液比為1∶4.5時(shí),出糖率較高,為68.50%;當(dāng)料液比為1∶3.0~1∶4.5時(shí),隨著料液比增加,出糖率升高;當(dāng)料液比為1∶4.5~1∶5.0 時(shí),隨著料液比增加,出糖率降低。因此,最佳料液比為1∶4.0~1∶5.0。

        2.2 正交試驗(yàn)

        在上述單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,對(duì)超聲波處理時(shí)間、糖化溫度、糖化醪pH值、料液比四個(gè)因素進(jìn)行正交試驗(yàn),以出糖率為參考指標(biāo)優(yōu)化大麥芽糖化工藝,因素水平見表1,試驗(yàn)結(jié)果見表2。

        表1 因素水平

        表2 正交試驗(yàn)結(jié)果

        根據(jù)極差結(jié)果可以看出,在超聲波輔助大麥芽糖化工藝中,各因素對(duì)出糖率的影響大小為B>A>D>C,即糖化溫度>超聲波處理時(shí)間>料液比>糖化醪pH值,糖化溫度對(duì)出糖率的影響最大,糖化醪pH值的影響最小。最佳工藝條件為A2B2C1D2,,即糖化時(shí)間46 min、糖化溫度66 ℃、糖化醪pH5.0、料液比1∶4.5(g/mL)。在此條件下重復(fù)實(shí)驗(yàn)三次,平均出糖率為72.75%。

        3 結(jié)論

        利用超聲波作用與傳統(tǒng)麥芽糖化方式相結(jié)合的工藝,在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,通過正交試驗(yàn)確定了超聲波輔助大麥芽糖化工藝的最佳條件:超聲波處理時(shí)間46 min、糖化溫度66 ℃、糖化醪pH5.0、料液比1∶4.5(g/mL),麥芽糖化出糖率為72.75%。超聲波輔助大麥芽糖化工藝可以在一定程度上縮短糖化時(shí)間、提高出糖率。

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