默克水质与食品分析产品在啤酒行业的应用 1. 行业简介 啤酒生产是采用发芽的谷物作为原料，经磨碎、糖化、发酵等工序制得。按现行国家产品标准规定，啤酒的定义是：“啤酒是以麦芽为主要原料，加酒花，经酵母发酵酿制而成的，含有二氧化碳气、起泡的低酒精度饮料"。其典型的生产工艺如下图：
一般而言，啤酒的质量指标包括感官指标、理化指标、卫生标准和保质期。其中，理化指标是指物理和化学指标，是可以用各种仪器或手段测试的指标，如酒精度、总酸度等；感官指标评价啤酒的外观、气味及口感。在啤酒厂的质量控制体系总工作量中，理化指标和感官指标占70%，是zui为重要的两项质量控制指标。在感官指标中，啤酒口味的品评是zui为复杂，只能以“纯正、柔和、醇厚、爽口、杀口"这样的词汇来描述啤酒，这就使得这项指标难以标准化，易受品评人员影响。实际上，影响啤酒口味的主要因素是啤酒中风味物质的成分与含量，因此探索风味物质与啤酒口味的关系一直是世界啤酒行业研究的一个方向。虽然由于啤酒中已知风味物质有600种之多，仅靠仪器分析很难确定风味物质和啤酒风味的*一致性，但该工作的重要性不言而喻，到现在为止，已经开发了GC、HPLC、质谱仪、荧光计等手段来检测啤酒中的风味物。大部分啤酒厂设置理化检测中心、品控等部门负责酿造用水和废水的常规检测和化验工作。主要的废水检测需遵循GB19821-2005啤酒工业污染物排放标准。除此之外，酿造用水一般每周分析一次，常见分析指标：铁，氯离子，硬度，浊度，氨氮，亚硝酸氮，硝氮，TDS，各种金属离子等，需按照生活饮用水国标检测。而Pharo300升级啤酒业测试扩展软件100703后，在原有预制程序的基础上，专门为啤酒行业扩展了21条内置程序，可测试啤酒/麦芽汁的苦味度、总多酚、双乙酰等重要质量控制参数，测试过程简单方便，是啤酒生产企业质量控制值得信赖的选择。 2. 默克产品优势 长期以来，默克公司致力于水质分析仪器的研究、开发与制造。默克紫外可见分光光度计可为啤酒制造企业提供原料用水、废水排放、锅炉水与冷却水、啤酒质量控制等的检测。下表是使用默克Pharo300可以监测的参数，一台Pharo300可实现一机多用,优化资源配置，节约成本。 啤酒厂常规测量参数表 序号 | 参数 | 质量控制 | 原料水 | 废水 | 锅炉与冷却水 | 1 | 溶解氧 | X | | X | X | 2 | 硬度 | | X | | X | 3 | 碱度 | | X | | X | 4 | COD | | | X | | 5 | 氯化物 | | | | X | 6 | 硝酸氮 | | X | X | | 7 | 亚硝酸氮 | | | X | | 8 | 硫酸根 | | | | X | 9 | 余氯 | | | | | 10 | 磷酸根 | | | X | | 11 | 氨氮 | | X | X | | 12 | 铁 | X | X | | X | 13 | 锰 | | X | | X | 14 | 浊度 | X | X | | X | 15 | 苦味度 | X | | | | 16 | 双乙酰 | X | | | | 17 | 色度(EBC) | X | | | | 18 | 碘值 | X | | | |
某地啤酒厂品控部实验室分析参数与频度表 产品 | 项目 | 测试频度 | 测试方法 | 备注 | 麦芽 | 色度 | 每批原料检测一次 | EBC | 同 默克测试方法 | pH | 电化学法 | 可使用WTW PH仪测定 | 总酸 | 滴定法 | - | α-氨基酸 | 比色法 | 同 默克测试方法 | 酒花 | α-酸 | 每批原料检测一次 | 比色法 | 同 默克测试方法 | β-酸 | 比色法 | 同 默克测试方法 | 酿造用水 | pH | 根据每个厂家原料水体的特点，以一定的周 期进行一次检测。一般 以周检为主。 | 电化学法 | 可使用WTW PH仪测定 | 酸度 | 滴定法 | 可用默克测试方法 | 氯离子 | 滴定法 | 可用默克测试方法 | 有机物（CODMn） | 消解-滴定法 | | 铁 | 比色法 | 可用默克测试方法 | TDS | 干燥-称重法 | 可使用WTW电导仪测定 | 氨氮 | 比色法 | 同 默克测试方法 | 亚硝酸氮 | 比色法 | 同 默克测试方法 | 硝氮 | 比色法 | 同 默克测试方法 | 硬度 | EDTA 滴定法 | 同 默克测试方法 | 各种金属离子 | 比色法、AA 法等 | 同默克测试方法 | 半成品 | 麦芽浓度 | 每锅检测一次。正常情况下每天7锅。 | 密度瓶法 | － | PH | 电化学法 | 可使用WTW PH仪测定 | 色度 | EBC | 同默克测试方法 | 苦味度 | 光度法 | 同默克测试方法 | 总酸 | 滴定法 | － | 成品 | 色度 | 每锅检测一次。正常情况下每天7锅。 | EBC | 同默克测试方法 | 浊度 | 散射法 | 可使用默克3000系列浊度仪 | 酒精度 | 密度法 | － | 原麦汁浓度 | 密度法 | － | 总酸 | 滴定法 | － | 双乙酰 | 光度法 | 同默克测试方法 | 发酵度 | 通过酒精度计算 | － | 苦味度 | 光度法 | 同默克测试方法 | 溶解氧 | 电化学法 | 可使用WTW溶氧仪 | 铁 | 光度法 | 同默克测试方法 | 总二氧化硫 | 光度法 | － | 其他项目 | 多酚物质 | 非常规项目，一般在开发品味啤酒中使用 | 光度法 | 同默克测试方法 | 还原力 | 光度法 | 同默克测试方法 | 花氰 | 光度法 | 同默克测试方法 | 挥发酚 | 光度法 | 同默克测试方法 | 硫代巴比妥酸值 | 光度法 | 同默克测试方法 |
3. 默克WFA产品在啤酒工业废水处理实验室的应用点和主要检测水质指标如下： 检测项目 | 限值 | 检测意义 | MERCK量程 | MERCK仪器 | COD | 80mg/l | 化学耗氧量是表征水体中还原性物质的综合性指标。是我国水体有机物污染的控制指标。 | Pharo300/100/NOVA： 4.0-40.0mg/L 10-150mg/L 15-300mg/L 15-300mg/L 25-1500 mg/L | Pharo300 Pharo 100 NOVA60 | BOD | 20mg/l | 生物需氧量（BOD）是微生物在一定量的水体中生长所消耗的氧气的量，是一种环境监测指标，主要用于监测水体中有机物的污染状况。 | WTW BOD | WTW BOD | 氨氮 | 15mg/l | 当氮、磷等植物营养元素大量进入湖泊、水库、海湾等缓流水体，就会产生水体富营养化现象。 | Pharo300/100/NOVA： 0.01-2.00mg/L 0.01-3.00mg/L 0.2-8.00mg/L 0.5-16 mg/L 2.0-150 mg/L 4.0-80 mg/L | Pharo300 Pharo 100 NOVA60 | 总磷 | 3 mg/l | 当氮、磷等植物营养元素大量进入湖泊、水库、海湾等缓流水体，就会产生水体富营养化现象。 | Pharo300/100/NOVA： 0.5-25mg/L Multy： 0.5-20mg/L | Pharo300 Pharo 100 NOVA60 Multy | PH | 6-9 | 废水需要调节PH至中性才能排放。 | WTW inolab PH 7XX PH 0-14 | WTW inolab PH 7XX |
4. 默克Pharo300升级啤酒业测试扩展软件100703后，在原有预制程序的基础上，专门为啤酒行业扩展了21条内置程序，可测试啤酒/麦芽汁的苦味度、总多酚、双乙酰等重要质量控制参数，主要可应用于啤酒厂品控和质量检验中心等部门。 检测项目 | 应用 | 检测意义 | Merck量程 | α-酸和 异α-酸 | 啤酒，麦芽汁 | 啤酒花（简称酒花）是啤酒工业的重要原料之一，α-酸则是酒花中zui重要的成分，α-酸含量的高低是衡量酒花质量的重要标准。啤酒中的苦味和防腐力主要来自异-α-酸，这也正是为何要将酒花添加于煮沸的麦汁中的原因。因此酒花的利用效果是指对酒花中α-酸的利用效果，常用酒花利用率来表示，它是指所形成的异-α-酸的量与所使用的酒花中α-酸的量的比值。 | α-酸：0-80mg/L 异α-酸：0-60 mg/L | 花氰 | 啤酒，麦芽汁 | 花氰是酚类化合物，在热盐酸的作用下，能转变为红色花色素。因此，一定程度上，啤酒中花氰的含量反映了啤酒中将会形成的红色胶状物质的量，反映了啤酒感官指标中的外观。 | 0-100 mg/L | 还原力 | 啤酒 | 要保证啤酒的风味稳定性是一件很困难的事，因为啤酒中有很多物质与氧反应而改变了其风味特性。因此在啤酒中需要添加一定量的抗氧化剂，抑或风味物质中很多成分具有抗氧化性能。这个性能的总体体现就是啤酒的还原力。因此啤酒的还原力与啤酒的风味稳定性密切相关。 | 0-100% | 自由氨基氮 | 啤酒，麦芽汁 | 酿造酵母生长繁殖需要非常复杂的麦汁环境，这其中包括不同含量的多种营养物质。在麦汁中，酵母代谢所需的主要氮源是由麦芽蛋白质分解形成的单体氨基酸、小分子和铵离子。因此，游离氨基氮值反映了啤酒中的一个重要技术指标—麦芽中蛋白质的分解程度，间接说明了麦芽中蛋白酶的活性。因此，该指标非常重要，直接影响了啤酒的发酵和风味。 | 0-400 mg/L | 挥发酚 | 啤酒，麦芽汁 | 低分子量的酚类化合物一般表现出一定的挥发性，称为挥发酚。啤酒中的挥发酚类物质也是一类重要的风味物质，过多的挥发酚会导致啤酒口味出现烟熏味，引起口感不适。 | 啤酒：0-0.3 mg/L 麦芽汁：0-3 mg/L | 苦味度 | 啤酒，麦芽汁 | 啤酒是众多食品饮料中具有*苦味的产品， 柔和愉快的苦味刺激加之耐人寻味的芳香，给人以愉悦的享受。造成啤酒苦味的主要物质是α-酸、异α-酸等。 | 啤酒：10-80 mg/L 麦芽汁：1-120 mg/L | 碘值 | 啤酒，麦芽汁 | 糖化终了时人们通常借助“碘检"来检查淀粉的分解情况。碘值过高表明糖化不*，相应的麦芽汁粘度也高，对麦芽汁过滤及澄清都不利。高碘值同时也意味着麦汁中的高分子糊精 多，而糊精又不溶于乙醇，随着发酵的进行，这些高分子糊精会析出，导致酒液产生较高的浊度并进一步影响啤酒过滤。另外过多的糊精液会导致微生物的生长。 | 0-0.8 mg/L | 啤酒色度 | 啤酒 | 啤酒色度是啤酒zui重要的质量控制指标之一，是反映啤酒感官指标的重要参数，也是区分淡色啤酒、浓色啤酒、黑色啤酒等不同类型啤酒的依据。 | 0-60EBC | 硫代巴比妥酸值 | 啤酒，麦芽汁 | 啤酒的风味稳定性一直是啤酒生产厂家及研究者关注的重要问题，而这其中起着zui重要作用的物质是羰基化合物。寻找能够快速而准确地测定羰基化合物(醛类物质) 的含量的方法,是 提高啤酒风味稳定性的基本前提。利用乙酸化的硫代巴比妥酸与羰基类化合物反应形成生色团,测定其吸光值,数值越高说明啤酒的老化程度越严重。 | 0-100 | 双乙酰 | 啤酒 | 双乙酰是影响啤酒风味的重要物质，其含量是衡量啤酒是否成熟的决定性指标。它的味阈值很低，其含量超过味阈值，啤酒口味不纯正、有甜味甚至馊饭味，浓度高时会产生奶油香味, 直接影响啤酒的质量，破坏啤酒风味。 | 0-1mg/kg | 铁 | 啤酒 | 铁离子含量超标是导致啤酒铁腥味的主要原因，当啤酒中 Fe2+含量超过 0.1 mg/L 时，就有明显的铁腥味。而当酿造水中 Fe2+含量高时，能与麦芽汁中的单宁发生氧化反应，使色泽加深，经过高温煮沸，加速多酚氧化聚合和啤酒老化。因此啤酒中铁离子含量的检测是一个不容忽视的问题。 | 40mm比色皿:0-1 mg/L 50mm比色皿:0-0.8 mg/L | 铜 | 啤酒 | 啤酒中铜含量的高低会影响啤酒的质量，破坏啤酒风味。 | 0.1-5 mg/L | 镍 | 啤酒 | 啤酒中镍含量的高低会影响啤酒的质量，破坏啤酒风味。 | 0-5 mg/L | 总碳水化合物 | 啤酒，麦芽汁 | 碳水化合物影响发酵和成品酒的残糖光谱图。 | 0-6 mg/L | 黄酮 | 啤酒 | 啤酒中的黄酮是形成啤酒苦味的原因之一。 | 3-200 mg/L | 总多酚 | 啤酒，麦芽汁 | 啤酒的风味稳定性也就是指啤酒的风味保鲜期，风味稳定性越好，保鲜期就越长，啤酒的抗老化能力也就相应地越强。很多风味物质由于容易被氧化而导致变质,如何延缓这类风味物质的产生是当今酿造业面临的zui大挑战之一，因为消费者判定啤酒质量好坏与否的一个很重要的因素就是风味。近年来，多酚物质对啤酒风味稳定性的贡献逐渐受到重视，研究认为，啤酒多酚物质能吸附65%的瓶颈中的氧气，多酚物质抗氧化活性与啤酒风味稳定性存在关联，在麦汁煮沸时多酚物质能改善还原活性及啤酒羰基化合物的浓度。 | 0-800mg/l |
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