第三段 酿造工艺原理和步骤
啤酒的酿造步骤可以这么表示：
1． 麦芽粉碎：使麦芽的淀粉部分直接与水接触，更利于糖化。
2． 出糖 （温度控制，水处理）：热水浸泡激发各种酶使淀粉转化为糖，形成麦芽汁。 3． 过滤和洗糟：使麦芽汁和麦芽糟分离。
4． 熬制工艺（投放啤酒花）蛋白质热分解，并加入啤酒花的苦味和香味。 5． 冷却麦芽：蛋白质冷分解。
6． 投放酵母 （酵母的准备）酵母阔配和投放温度。 7． 发酵过程与控制， 温度控制、充氧、双乙酰还原等工艺。 8． 装瓶与瓶中发酵。发酵糖的计算和保存温度。 出糖原理与工艺
万能的生物酶
麦子发芽了，释放出了一些生物酶，破坏了一些大分子的保护层，使淀粉做好了被转化为糖的准备。 如果此时再将麦芽碾碎，就可以使水立刻接触到淀粉层，让它更好地暴露在温水中。 出糖的过程，就是用温水浸泡碾碎的麦芽，使麦芽在一定的温度下激发其中的生物酶来把淀粉分解成各种颗发酵糖的过程。
出糖中需要的生物酶
一粒麦芽里含有大分子的淀粉，还有各种各样的酶。 生物酶是个奇妙的东西，他们负责对生物体中的生物反应起到催化作用。 生物酶的分工又很细致，一种酶一般只负责一个催化反应。 由于淀粉分子的个头很大，要把淀粉分解成了小分子的糖，生物酶们需要齐心合作，各自发挥作用，把淀粉给攻破。了解各种生物酶的活化环境和简单的转坏机理可以让我们更加灵活而有效地做好麦芽出糖的步骤。
John Palmer在他的《How to Brew》一书中，对生物酶的功能作了一个很好的比喻。他说：设想一场狂风把后院的大树给刮倒了。 我们需要把树枝切成小块后装入垃圾袋处理掉。 首先需要强力电锯把大的树干锯成小段，再用手锯把一些较细的树干锯断，再用园艺剪刀把树枝末梢剪成小段。 我们还需要耙子来收集这些碎树枝，再装入垃圾袋中。 各种工具对庞大的树枝的各个部位开展了破解工作，缺一不可。 即使这样，有些树杈，树结等地方还是无法处理到最小。
在麦芽中，这些工具就好比各种生物酶，他们中有些负责把淀粉的大分子结构给断裂掉，有些负责把淀粉转化成葡萄糖，有些负责降解蛋白质，使之溶解于水中。
各种酶需要在不同的温度和酸碱度下才能发挥他们的最大作用。 麦芽中各种主要的酶及其作用陈列在下表中。最佳温度和最佳酸碱度表明这些酶可以发挥作用的外部环境。 如果不能达到这些环境要求，这些酶或者还没有生成、没有被激发，或者已经失去活性。
酶 最佳温度 最佳酸碱度 功能 植酸酶 30-52 5.0-5.5 降低出糖的酸碱值 各种分解酶 35-45 5.0-5.8 使淀粉分解并可溶于水 Beta-葡糖酶 35-45 4.5-5.5 破坏麦芽外部的保护层胶质 肽酶 45-55 4.6-5.2 打破蛋白质中的肽链，产生自由氨基氮 蛋白酶 45-55 4.6-5.3 降解大分子蛋白
Beta-淀粉酶 55-65.5 5.0-5.5 把淀粉转化为麦芽糖
Alpha-淀粉酶 68-72 5.3-5.7 产生包括麦芽糖在内的多种糖。
我们把各种酶看成一个公司内部的所有员工，每个人都有自己喜欢的室温要求（温度）和办公桌的（pH值）大小要求。 如果不能满足这些要求他们就无法工作。 这些要求就是他们各自的最佳工作环境。 明眼人可以从这个表中可以看出，如果选择一种尺寸的办公桌来让所有的酶都能处于最佳工作状态的话，这个数值是5.3。当pH=5.3的时候，它能让所有的酶（除了肽酶略嫌桌子有些大以外）都很开心地工作。 但是室温要求比较复杂。老板说我们房间有限，不可能给每个人不同的房间，于是就把人员集中在三个房间里， 而室温则分别控制在45度（植酸酶，枝解酶、beta-葡糖酶、多肽酶、蛋白酶、beta-淀粉酶）；60度（beta-淀粉酶）和68度（alpha-淀粉酶）。 选择这些温度的前提是： 1。尽可能地减少房间数量。
2。尽可能地使用低温节约加热成本，
3。在不能使用同一温度的情况下尽可能地拉大两者的差距，避免他们走错房间，发生越俎代庖的事件。
其实，老板还有两个更加糟糕的问题：所有的办公室的温度都由一个温控开关控制，也就是说，他一次只能满足一个房间的温度要求。第二个问题是，喜欢低温的人，在高温环境下就会。。。呃。。。昏厥。 所以，老板就从低温开始控制温度，当低温的人完成了他们的工作后，他就残忍地调高温度，让其他房间的人开始工作，也让喜欢低温的那些人昏死过去。
在出糖过程中，我们在这三个温度下浸泡麦芽。 浸泡麦芽的温度可以首先设在45度，再上升到60度，最后达到68度
酶 最佳温度 最佳酸碱度 功能
植酸酶 30-52 5.0-5.5 降低出糖的酸碱值
各种分解酶 35-45 5.0-5.8 使淀粉分解并可溶于水 Beta-葡糖酶 35-45 4.5-5.5 破坏麦芽外部的保护层胶质 肽酶 45-55 4.6-5.2 打破蛋白质中的肽链，产生自由氨基氮 蛋白酶 45-55 4.6-5.3 降解大分子蛋白
Beta-淀粉酶 55-65. 5 5.0-5.5 把淀粉转化为麦芽糖
Alpha-淀粉酶 68-72 5.3-5.7 产生包括麦芽糖在内的多种糖。
但是无论老板多么仁慈，他的心中一直在考虑着减少雇员和减少房间的计划。 比如说植酸酶，他的作用是释放植酸来提高麦芽汁的酸度（降低pH值）。 一个半世纪前，酿酒师们在30度左右浸泡麦芽长达数小时来进行“酸休止”。 但是今天在中学化学的课本里已经告诉你如何提高水的酸度了，所以目前几乎没有人使用酸休止。 Beta-葡萄酶的功能是分解高分子的保护层--矩阵式的网状有机物，同时降解蛋白质的粘性。 这些工作其实在上游加工厂，也就是麦芽厂内已经完成。 我们前面讨论过，发芽的过程就可以破解保护层。 同时经过加热和振动后，麦芽中遗留下来的分解蛋白酶就很少了。 现在的啤酒厂里，要求在45度温度以下工作的人员已经被淘汰了。 但是，有些时候我们又不能相信麦芽厂百分百地干完了这些粗活，而我们家庭酿酒师们又无法检测原料是否可靠。 最可怕的是，如果我们使用了没有发芽的谷物， 如燕麦，黑麦，元麦等，他们的细胞壁没有受损，其中含有大量的粘性物质，可以让麦芽粘得想面团一样。 我们这个时候又得需要beta-葡糖酶出马解决问题。 所以，一般凭经验来说，如果你不想激发肽酶和蛋白酶来降解蛋白质，在40度的温水中浸泡20分钟可以降低麦芽的粘度并增加淀粉的可溶性，提高麦芽的整体出糖率。 蛋白质休止
我们看看这些在45度房间里的肽酶和蛋白酶能干什么。 他们专门分解蛋白质。 其实在麦芽出芽的时候，对于出芽程度比较深的麦芽来说，几乎没有什么大个蛋白质残留下来。 如果你对你的麦芽原料很有把握，这间房子里的人也可以让他们滚蛋。（资本家们很残忍！）但是，资本家们又一想，留着他们，他们可以分解一些长链蛋白，为今后的酵母提供所必需的氨基酸等营养。 他们进一步分解蛋白质后，可以防止啤酒中出现蛋白质引起的混浊，还可以使啤酒泡沫显得更加丰满细腻。 资本家们想啊，想啊，终于有了一个好的方案：你们当零时工吧。 有工作就叫你们来，没有工作你们就在家歇着。 如果你们来上班，我就把房间温度调整为50度，让你们更加开心，提高工作效率。 由于50度的时候主要是分解蛋白质的生物酶在工作，所以这个温度下浸泡麦芽， 又被称为“蛋白质休止”。
当然，如果你的谷物中含有没有发芽的谷物原料， 老板还是需要beta-葡糖酶来打工。 这时它会选择把他和肽酶、蛋白酶集中在45度的房间里。 设置45度为“蛋白质休止”温度，降解蛋白质的同时也降解细胞壁里的高分子物质。
蛋白质休止的主要目的是：
1． 在发芽程度不高，或者有非发芽谷物出现时，蛋白质休止可以降低麦汁的黏度。
2． 它可以防止出现冷雾现象。冷雾现象是指啤酒在冰冻后液体混浊，但升温后即可变清的一种现象。出现这种现象就说明啤酒中含有长链蛋白。除了外观需要外，啤酒中的蛋白质过高会影响到啤酒的保质。 3． 可以使啤酒的泡沫更加细腻。 淀粉转化
出糖的主要步骤是把淀粉转化为麦芽糖。所以，最重要的生物酶是两个分解淀粉的家伙：alpha-麦芽酶和beta-麦芽酶。一个好的企业，一定要为最有用的员工创造最好的工作条件和环境，让他们最大化的发挥作用。 所以老板决定，让alpha-淀粉酶和beta-淀粉酶的工作环境要是最佳环境，同时又要尽可能地区别他们的温度环境，防止他们走错房间，不好控制。 老板决定，他们的房间的温度分别为70度和60度。 在60度的时候，beta把淀粉分解成麦芽糖， 在70度的时候，alpha把淀粉分解成其他的糖，相互不插。
这两个淀粉酶兄弟的工作内容都是把长长的淀粉链分解成短糖。 Beta只能做些枝节末梢的工作，它能把淀粉分子链上的叉枝剪成小段的麦芽糖，但是无法涉及到主干部分。 Alpha可以随意的攻击淀粉主干和末梢上的任意环节，他可以形成麦芽糖，也可以形成其他的较小的分子团后，再交给beta去慢慢加工成麦芽糖。 Beta拿着这些原料，看到上面有能剪的就剪下来，不能剪的随他去了。这样，我们获得了大量的麦芽糖，还有一些不是麦芽糖的糖类。
图：淀粉被肢解示意图
Beta是老员工了，在谷物还没有发芽的时候他就呆在里面了。 Alpha是发芽后才产生的新手。 所以，你能想到，如果使用了太多的没有发芽的谷物，Alpha的数量要少一些，工作能力要差一些。 我们注意到，beta和alpha两人的工作环境是不同的，并且这个环境是不交叉的。也就是说，beta忙得时候，alpha还在休眠，而等到alpha忙起来，beta已受不了高温而停止工作了。这样通过控制温度就可以控制他们各自的工作内容。 可发酵糖vs不可发酵糖
麦芽糖，还有蔗糖、等糖都是可以被发酵后产生酒精。这类就是可发酵糖。 而其他一些糖，比如果糖，他们则不能够被酵母所利用，所以一直以其原有形式保存于啤酒中。 这类糖被称为不可发酵糖。
因为淀粉酶两个兄弟能把淀粉断解为不同的糖，老板很开心。他想，如果我想要有很多的麦芽糖，我就让beta多干一些工作。 Beta干活细心，分解出来的都是麦芽糖。 麦芽糖可以全部发酵为酒精，这样啤酒中的酒精含量就会高一些。 Alpha干活干得比较粗燥，分解出来的东西中包括很多不可发酵的糖。 这些不可发酵的糖可以提高啤酒中的糖分，啤酒就会甜一些，酒精度低一些。
在实际应用中，酿酒师们选择两个温度出糖，一个是60度，一个是70度。 如果60度中浸泡20分钟，然后70度中泡40分钟，这样麦芽中不可发酵糖的含量高一些，啤酒中的含糖量就会高一些，啤酒的口感就会较甜；如果60度泡40分钟，70度泡20分钟，口感较干，但酒精度高一些。
一步温度 vs 多步温度
自出糖的过程中，完全可以按照“酸休止”、“蛋白质休止”、beta淀粉酶出糖、alpha淀粉酶出糖这个步骤顺序来逐渐升温。 45度温度下浸泡30分钟，升温至60度，浸泡30分钟，再70度，浸泡30分钟。在升温过程中，升温速度以每分钟升高一度为适当。
在实际操作中，有些酿酒师，一般都是采用一个温度出糖，温度选择alpha和beta的中间值 67度浸泡60分钟。 尽管这个温度下，两种酶都是半死不活的，但是他们的数量足够保证他们完成任务。
作为家庭酿酒师，你可以从这个温度开始做第一批啤酒，如果感到略甜，或者略干， 你可以再调整出糖的时间和温度。 但是，我要告诉你，90%的啤酒都是在67度一步温度出糖。 影响出糖的其他因素：
除了我们讨论的pH值，温度之外，时间、麦芽种类、麦芽与水的比例也会影响到出糖。 如果水的比例较高，超过1公斤麦芽4升水的比例，酶的浓度较稀，此时淀粉转化速度慢，而此时可以产生较高含量的麦芽糖。 如果比例低于每公斤麦芽2.5升水，蛋白质休止加快，麦汁内不可发酵的糖多，啤酒口味略甜。
根据麦芽种类的不同、出糖时的酸碱度、谷物和水的比例不同，麦芽出糖所需要的时间也不同。 有些时候30分钟内可以完全出糖，有些时候需要90分钟。我曾经犯过一个错误。我当时试图通过对出糖温度和时间的调控来控制不可发酵糖的含量，结果发现没有什么区别。后来发现我所使用的麦芽其实在30分钟内淀粉就已经全部转化为糖了，再在后面调解出糖时间的多少根本就没有用了。
那么对于家庭酿造来说，我们应该怎么办呢？在美国的家酿大师们中间，大家都有一个不成文的定律：每公斤麦芽3升水，出糖温度为66-68度，60分钟，出糖pH值为5.3。 9.3 出糖终点的测试
9.酿造工艺原理和步骤之出糖
