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食品添加剂硫酸钙(石膏)在啤酒生产中的应用综述

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发表于 2008-11-11 10:35:30 | 显示全部楼层 |阅读模式
[发帖际遇]: 荆门磊鑫在公车上拣到体力100.2 w' i9 H/ f3 M) Z5 A
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荆门市磊鑫石膏制品有限责任公司   张杰  张晓莹. @) Y3 y6 [9 P& J& q; Z: o& k

- O) @- C" c' @. u! j0 o9 O一、食品添加剂硫酸钙(石膏)在啤酒生产中作用及原理
% u3 Y4 L, N- I7 n6 B' a( e食品添加剂硫酸钙又名食用石膏,石膏有熟石膏、无水石膏和生石膏之分,啤酒生产中用的石膏是指生石膏,其分子式为:CaSO4·2H2O,20℃时的溶解度为2.05g/L,在32~41℃间溶解度最大。我国大部分啤酒生产厂家都在使用石膏。
; }0 z9 R. m2 s( J8 ^# `# j1 o3 V石膏在啤酒酿造过程中主要用于对酿造用水的硬度和Ca2+ 浓度的调节,使糊化、糖化醪液及麦汁 pH 得到合理的控制,以利于糊化,糖化过程各种酶系的充分作用,改善麦汁的组分。同时也利于麦汁中的高分子蛋白充分凝固和析出,对啤酒的非生物稳定性及口味质量均有很大的影响。石膏在啤酒酿造过程中的添加一般是在糖化、糊化过程中。
! v& b* X0 V3 f4 t6 Q8 |+ m1、石膏在糖化用水中作用与反应机理:    , ]8 F# s0 w' H# H
     在啤酒中添加二水硫酸钙(石膏)一般用作缓冲剂、保证酶活性、促进酵母扩培营养。他的反应化学方程式为:
4 `. P0 ~1 e2 N& }: G" h      4K2HPO4+3CaSO4→Ca3(PO4)2↓+2KH2PO4+3K2SO4% @, V% F5 ^% @6 V7 T- O
水中碳酸氢钙、镁使麦芽醪中磷酸一氢盐转化为磷酸二氢盐,加硫酸钙(石膏)后,又使其恢复原来的酸性,同时麦汁煮沸时存在硫酸钙(石膏),可促进蛋白质凝固,形成不溶性的蛋白质 - 钙沉淀,使麦汁清亮,同时释放出 H+,也起到增酸作用。# s6 s3 K2 `* I$ w$ R2 o3 Q  G
2、添加硫酸钙(石膏)具有抵消酿造用水中重碳酸盐的降酸作用,调节PH值,将醪液中碱性磷酸盐恢复酸性,使麦汁中存在足够的酸性缓冲物质。由于水中的碳酸氢钙、镁具有降酸和缓冲作用,因此,当水中碱度较高,总硬较低时,单凭加酸对水的pH 调节并实现对定型麦汁及成品pH 的控制和质量的改善效果不显著,只有通过适量的添加石膏才能收到事半功倍的效果。
0 B6 c% M* F7 Q* o3 ~* X' }3、硫酸钙(石膏)可赋予啤酒干爽的口味,使啤酒产生一种“干净、爽快、利落、酒花香突出”的特点。硫酸根离子是具有增酸性的,它直接促进羧肽酶和氯肽酶的作用.间接地通过其降低pH值也促进了糖化过程中酶对底物的分解。酿造用水中硫酸盐含量对麦汁和啤酒中硫酸根的浓度起决定作用,即使较高的硫酸盐含量也不会导致啤酒中二氧化硫的增加,它却有助于酒花香气的形成,井可赋予啤酒干爽的苦味和口味。9 e# h$ M, g3 }8 B. n: R
4、硫酸钙(石膏)可减弱糖化醪液色度的上升和减少洗糟时硅酸盐、色素物质和多酚的浸出,井由此降低麦汁在煮沸中色度的上升程度。' O3 G, j$ K4 E4 {" c( N$ ~7 Z
5、硫酸钙(石膏)在麦汁煮沸时能促进高分子蛋白充分凝固和析出,使麦汁清亮透明。这是因为蛋白质的临界点是pH5.2,pH值越接近这个数值越有利蛋白质的凝聚,提高啤酒的非生物稳定性。! H" }' {$ J/ E) c  Q, L" i6 u
6、添加石膏可以补充糖化用水中缺少的 Ca2+ 。石膏是硫酸钙,其中含有的钙离子在糖化中还使α一淀粉酶具有较高的抗热变性能力,能够有效防止酶在高温下被破坏,并有利于内肽酶的作用,促进草酸钙的形成和分离,以减少其对啤酒质量的不利影响(喷涌、草残盐混浊)。钙离子还使酵母的衰退减慢。
' z1 W* [- I, R, n. j# B# R7、添加量计算公式如下:m =ηV * 3.07* 1.3. O; q& X! e. Y- y' C4 t1 \
式中:m——糖化用水添加石膏克数(g)/ }4 E* L" q0 E1 ]8 E  z
η——糖化用水的碳酸盐硬度(。d)
  T: I. A) S, U) X0 \V—— 糖化用水总量(hL)
4 \: H  t- c8 f3.O7——每1g氧化钙相应需要石膏的系数
2 Y0 O1 @: L/ z1.3——所需石膏的附加系数(考虑到石膏的纯度)$ c+ m3 _9 Z/ U, l  k) n

; p( \+ `2 Z" I0 L# n二、为什么啤酒中只能使用二水硫酸钙(生石膏)
, ^. ^) L9 b% G: x; V! G目前啤酒生产厂家普遍使用的同类原料有三种:无水石膏(CaSO4)、生石膏(CaSO4·2H2O)、二水氯化钙(CaCl2·2H2O)。经过国际国内多家知名啤酒企业的验证,普遍推荐使用生石膏(CaSO4·2H2O)。  l; @& w! `. T7 t9 v* N
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1、为什么生石膏比无水石膏好?) M2 u! q  L5 t% i; u& Z
(1)无水石膏与生石膏都是糖化用水时添加的,众所周知水中含了过量的硫酸钙对人体是不利的。在20℃时,生石膏的溶解度为2.05g/L;无水石膏的溶解度是6.30g/L,同时由于生石膏中本身就含有结晶水,所以有效成份硫酸钙含量更低,更加容易控制。
3 n) `" I- r2 @# ~' H- ^7 k# [(2)啤酒中使用的石膏必须是食品级别的,食品级生石膏是通过物理提纯生产的,天然环保不会混入其它成份污染;食品级无水石膏由于目前在中国的生产工艺所限,在烧制过程中容易混入其它成份,同时吸附煤不完全燃烧产生的H2S、SO2等臭鸡蛋气味,对啤酒的口味造成不利的影响。5 S# D1 r; x( Z% Y
2、为什么建议不使用二水氯化钙。; [. l& w$ z; B( \
实践证明氯离子对啤酒口感、人体血管等方面存在负面影响,另外食品级二水氯化钙的是通过化学反应合成的,不符合现代食品工业中天然环保的趋势。
5 J- w+ [8 E9 W
; h! u# a4 g% @. z三、国内外对啤酒酿造中使用石膏的相关强制标准
) C0 @' U3 C: T% `  c硫酸钙在啤酒酿造中使用的是食品添加剂硫酸钙的标准,在世界各国都属于严格管制的品种。世界各国都对硫酸钙在食品中的应用制定了相关强制性标准。( P& f+ `, Z8 }, |/ P; T
项目 指标 : l# `$ ~* j3 l# [( c' W
GB1892-2007 FCC(Ⅴ) 日本食品添加剂公定书(第六版)
8 Z1 m: I* s) c) M, Q8 XCaSO4 CaSO4·2H2O CaSO4 CaSO4·2H2O
+ ~! ?. S0 L9 N/ E/ c! r! v硫酸钙(CaSO4)质量分数(以干基计)/%  98 98 98 98 CaSO4·2H2O
5 R" ~* _/ b# V  K: Y98~105 $ Y0 @; V3 V; F1 ^
铅(Pb)质量分数/%    ≤ 0.0002 0.0002 0.0002 0.0002 0.002
0 |5 }5 C& W+ E  B# H# R砷(As)质量分数/%    ≤ 0.0002 0.0002 - - 0.0004(以As2O3计) ; Q8 y1 g5 J! C% B2 t
氟化物(F)质量份数/% ≤ 0.005 0.003 0.003 0.003 -
! y0 s! z- M, N3 d干燥减重质量份数 /%       ≤1.5 19.0-23.0  ≤1.5 19.0-23.0 18.02~24 + X- }  {$ {/ e4 B
硒(Se)质量分数/%    ≤ 0.003 0.003 0.003 0.003 -
& r, v8 j$ y4 a6 H7 T易碳化物 - - - - 合格
# `# x/ P3 ^, P/ L2 I氯化物(Cl)质量份数/%≤ - - - - 0.21 6 X" E( t, O2 F& C6 p0 n1 N( h
游离碱 - - - - 合格 3 n& N1 x: _( y! X' Q: M

4 w8 O# L; I* f% S8 E5 G6 T  D9 Y3 N( b: ~+ Z. k6 n) `; G* d
1、美国食品化学品法典(FCC)第五版(2004)制定了《食品添加剂 硫酸钙》强制标准,对食品添加剂 硫酸钙的化学成份、性状、用途、成份组成、包装与存储要求等内容进行了详细的规范。5 v8 N) I$ x+ J2 u! w1 O
2、日本也在食品添加剂公定书(第六版)中也专门制定了《食品添加剂 硫酸钙》标准,用于规范硫酸钙在食品中的应用。
2 t( z+ c6 m1 n% K- g* b3、中国在2008年6月1日前执行的1980年制定的GB1892-80《食品添加剂 硫酸钙》标准,由于历史原因该标准本身存在不足的地方,随着社会的发展与进步已经严重不适应实际的需要。2007年10月国家标准委员会发布GB1892-2007新标准取代GB1892-80,从2008年6月1日起实行。新标准参照了美国食品化学品法典(FCC)标准,主要标准项目上与国际进行了接轨。. i3 O/ U. R6 Q7 j, q! H
同时,中国为了加强食品行业的监管,规范市场行为,从2004年起发布实施了一系列关于食品添加剂的法律法规,执行严格的食品卫生许可和工业生产许可制度。食品添加剂硫酸钙的加工、生产、销售必须取得由省级卫生主管部门颁发的《食品卫生许可证》和国家质量监督检验检疫总局颁发的《全国工业产品生产许可证》。未取得相关资质的不得生产、销售、使用。1 @/ j. p2 I5 ]/ ~+ X2 j
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四、啤酒中使用石膏的注意事项:% Z7 v: R' ^4 p# f4 p0 M2 F
1、 石膏的升酸作用,使酒花中α一酸浸出率及异构化率有所下降。因此,酒花添加量应适当增加。
# y& o) L# L! M9 r  c. [* X/ s2、 石膏与盐酸共同处理糖化用水,在除暂硬过程中,石膏没有参加任何反应,不能沉淀磷酸盐及起到增酸作用。 石膏是微溶于水的,其水溶液在盐酸存在的情况下,将发生如下反应:CaSO4+2HCl—— CaCl2+H2S04   这将导致大量Ca2+溶入醪液,并使永硬、总硬增加。在不加石膏的情况下,水的永硬增加,而总硬不变。
  }% ^. S' p" M6 }; F3、 糖化用水中加人石膏,会使K2SO4、MgS04等硫酸盐含量增加,给啤酒带来粗俗的苦涩味,甚至后苦。酿造用水的镁盐硬度约为钙盐硬度的1/3,并且碱度大于总硬度。加人石膏以后,由上面反应式可知,使大量sOi一游离出来,这样K2SO4、MgSO4等硫酸盐将直接导致啤酒苦涩。有资料表明,往蒸馏水中加人20mg/L CaSO4 时,便有轻微苦涩味。
: M. f* V, H& N/ D- s/ R- X# k4、应该选择溶解性能好纯度高且必须是食品级的石膏。糖化用水本身含硫酸钙硬度超过8—10 。d,应适当少加或不加石膏。糖化用水中含碳酸盐硬度降到3—4。d以下,添加石膏5O ~8Og/1OOL水,效果较好。对于特别软的水,甚至没有或很少有永久硬度的水(包括经过除盐处理较彻底的水),加石膏改良水质有明显的效果。+ Q6 {8 s0 d, m2 p2 z& s
5、石膏添加量应根据酿造用水中无机盐的组成与含量,如果碳酸根含量很低,或是本身含有多量硫酸钙硬度,石膏可以少加或不加。 联系电话0724-2358381 13972899166
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