2010년 1학기 생활 속의 미생물 알코올 음료의 제조 “맥주”.

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1 2010년 1학기 생활 속의 미생물 알코올 음료의 제조 “맥주”

2 알코올 음료의 역사 (B.C. 5000 ~) Date created : B.C. 1400 ~ 1390
Located at Thebes, Egypt

3 알코올 발효의 원리 소 개 C6H12O6 (포도당) 2C2H5OH (에탄올) + 2CO2 (이산화탄소) Starch (전분)
Glucose (포도당) Ethanol (에탄올) H2O (water) C2H5OH (에탄올, in Bible)

4 알코올 발효 Glucose (C6H12O6) 2 에탄올 (C2H5OH) + 2 이산화탄소 (CO2) 알코올 수율
- 이론 수율 : 2 mol ethanol/1mol glucose 51.1% g ethanol/g glucose - 실제수율 : 이론수율의 최대 95% 수준 (5%  세포성장, 부산물) 발효성 당의 중요성 (fermentable sugar) - 즉시이용 : 포도당(glucose), 과당(fructose), 만노스(mannose), 갈락토스(galactose) - 분해이용 : 설탕(sucrose), 맥아당(엿당, maltose) - 전분과 섬유질은 일반효모가 직접 발효하지 못함  가수분해공정 필요

5 알코올 발효 알코올 품질에 영향을 미치는 발효성분 - Acetaldehyde
* 함량 : 20~40mg/L (고구마술덧), 30~50mg/L (당밀술덧) * 알코올 발효의 중간산물, 숙성기에 감소, 이후에 다시 증가함 - Diacetly * 함량 : ~10mg/L * 술덧의 불쾌취 성분, acetoin, 2.3-butylenglycol과 함께 미생물 생산 - Methanol * 함량 : 0.70~0.11mg/ml * 원료 중의 펙틴(pectin)에서 유래, 고구마술덧에 가장 많이 함유 전분박술덧 (1/3~1/2), 옥수수술덧(1/20~1/15) - Fusel oil * 함량 : 0.5~1.0 mg/ml * 고급알코올 : n-propyl alcohol (1~2%), isobutyl alcohol (10%), isoamyl alcohol (45%), active amyl alcohol (5%) 미량성분 : 고급지방산의 ester, furfural, pyridine 등의 아민, 지방산

6 맥주의 제조 방법

7 맥주의 정의 한국 주세법에 의한 정의 “맥아 및 홉 (홉 엑기스를 포함)과 백미∙보리∙옥수수∙고량(高粱)∙감자∙녹말∙당질∙캐러멜 중의 하나 또는 그 이상의 것과 물을 원료로 발효시켜 여과제성한 것” “맥아 이외의 녹말질 원료가 맥아 무게의 50% 이하” “알코올은 2도 이상 6도 이하”

8 맥주의 분류 사용 효모에 따른 분류 1) 상면발효(上面醱酵) 맥주 (에일맥주) 영국에서 발전, 전통적 맥주, 다양한 맛
종류: 에일, 스타우트(stout), 포터 2) 하면발효(下面醱酵) 맥주 (라거맥주) 독일에서 발전, 현대의 맥주, 고미의 청량감 종류 : 독일미국일본한국 등 대부분의 맥주 맥주색의 농담에 따른 분류 1) 농색(濃色)맥주 : 하면-뮌헨비어(MünchenBier, 독일) 상면-포터, 스타우트 (영국) 2) 담색(淡色)맥주 : 하면-필센(Pilsen), 도르트문트(Dortmund) 상면-페일에일(pale ale), 마일드에일 (mild ale, 영국) 3) 중간색맥주

9 맥주의 원료 1. 원료 (1) Malt (맥아) - 발아한 barley(보리)를 일컬음
- 주로 두줄보리(독일/일본/한국)를 이용함 - 발아 시 생성되는 전분분해 효소에 의해 보리의 전분분해  미생물이 이용할 단당류(포도당 등)을 생성 1) 양조용 보리의 조건 껍질이 얇고, 담황색의 윤택 Over 95% germination rate 수분함유량 10%내외 high starch & low protein contents

10 먼지, 지푸라기, 등겨 등의 이물질 제거 맥주의 원료 물에 담가 발아와 생육에 필요한 수분 공급 2) 맥아의 제조 방법 보리를 발아시키는 것을 말하며, 불량한 맥아 사용시 품질저하, 수율감소 등 최종 맥주품질에 지대한 영향을 미침 충분한 산소공급, 적당한 온도로 효소를 활성하고 여러 성분을 용해 녹맥아의 성장과 용해 억제, 저장성 증진 및 색과 향미성분생성 보리정선 단백질의 쓴맛이 많이 함유된 뿌리 제거 침맥 발아 건조 제근 맥아

11 맥주의 원료 (2) 물 - 최종 맥주의 약 90%를 차지하는 성분
- 맥주제조 시 매우 중요한 요소로서 음료기준에 적합해야 함. - 맥주용 물의 미네랄은 특히 효소활동과 발효에 있어 매우 중요한데, Mg, Zn의 경우 발효속도에 영향을 미침 - 일반적으로 보통 맥주로 대표되는 옅은 색 맥주제조에는 칼슘, 마그네슘, 탄산염 등의 함유량이 적은 경수가 사용됨

12 맥주의 원료 (3) 홉 (Hops) 맥주에 쓴맛과 향을 부여하는데 쓰이는 뽕나무과의 넝쿨풀의 열매를 말함. 1) 기능
① 맥주의 독특한 향과 경쾌한 맛을 부여 ② 잡균의 번식과 부패 방지 ③ 맥주 거품 품질 증진 2) 가공형태 쓴맛 성분 유지와 저장기간 연장 위해 powder, extract, pellet의 형태로 가공하여 사용함.

13 맥주의 원료 (4) 효모 맥주의 향미성분을 결정하는 가장 중요한 요소중의 하나로서 일반적으로 Saccharomyces cerevisiae를 말함. 1) 기능 당을 분해하여 알코올과 탄산가스 만들고 향기, 비타민 아미노산 등의 영양소를 생성하고 맥주의 알코올 함량과 맛을 결정. 2) 분류 top-fermenting yeast (상면발효 효모) bottom-fermenting yeast (하면발효 효모) 18~25℃에서 자라며 발효시에 이산화 탄소와 함께 효모가 표면에 떠오름. 8~12℃에서 자라며 발효 도중이나 발효종료 시 효모가 바닥에 가라앉음. 상면발효 효모와 달리 melobiose와 rafinose를 이용. S. cerevisiae S. carlsbergensis & S. uvarum

14 맥주의 제조방법 2. 맥주 제조 공정 재료 파쇄 Mash 제조 맥아즙 가열 냉각 발효 숙성 여과 병입

15 맥주의 제조방법 2. 맥주 제조 공정 Mash 제조 맥아즙 가열 냉각 발효 숙성 여과 병입
- 목적 : 맥아(발아한 보리)에 존재하는 자연효소에 의해 맥아 전분을 당류로 전환하여, 이 당류가 맥주제조 공정의 다음 단계에 발효원료(포도당, 맥아당 등)로 사용되게 함 - 관여 효소 (1) α-amylase (α-전분분해효소) : 긴 사슬의 전분에서 중간 부분을 자름 (온도: 65~67°C) (2) β-amylase (β-전분분해효소) : 전분사슬의 끝에서 두 개의 포도당 결합물 (맥아당) 단위로 자름 (온도: 52~62°C) 2. 맥주 제조 공정 Mash 제조 맥아즙 가열 냉각 발효 숙성 여과 병입

16 맥주의 제조방법 2. 맥주 제조 공정 Mash 제조 맥아즙 가열 냉각 발효 숙성 여과 병입
- 원리 : 제조된 맥아즙(wort)을 끓이고 홉을 첨가하는 공정 - 목적 : 맥아즙 제조에 관여한 효소의 불활성화 발효를 위한 살균 - 홉(hop)의 첨가  고열에 의해서 홉의 α 산이 isohumulone(맥주의 중요 쓴맛)으로 전환되어 맥아즙에 용출됨 2. 맥주 제조 공정 Mash 제조 맥아즙 가열 냉각 발효 숙성 여과 병입

17 맥주의 제조방법 2. 맥주 제조 공정 Mash 제조 맥아즙 가열 냉각 발효 숙성 여과 병입
- 원리 : 맥아즙 가열 이후에 약 90oC의 고온에서 약 18oC의 온도로 냉각시킴 - 목적 : 발효를 위한 온도 조절 2. 맥주 제조 공정 맥아즙 가열 냉각 발효 숙성 여과 병입

18 맥주의 제조방법 2. 맥주 제조 공정 Mash 제조 맥아즙 가열 냉각 발효 숙성 여과 병입
- 원리 : 냉각된 맥아즙을 발효기에 넣은 후 효모를 첨가하여 약 18~20oC에서 발효함 - 목적 : 발효성 당을 알코올과 이산화탄소로 전환 중요 향미성분인 에스터(ester)류 (ethylacetate, isoamylacetate, etc.) 와 고급(higher) 알코올류 (propanol, butanol, isoamylalcohol, etc.) 등을 생산 - 발효과정: 에일(ale)맥주의 경우 20oC에서 2 주 정도 소요 2. 맥주 제조 공정 Mash 제조 맥아즙 가열 냉각 발효 숙성 여과 병입

19 맥주의 제조방법 2. 맥주 제조 공정 Mash 제조 맥아즙 가열 냉각 발효 숙성 여과 병입
원리 : 가라앉은 효모를 제거하고, 발효온도를 약 9oC로 낮추어 추가 발효를 약 6 주간 수행 목적: 라거(lager)비어 생산 시 미 발효당의 추가발효, 이산화탄소의 포화, 침전분리, 거친 맛과 향기의 조화 숙성으로 맑고 숙성된 맥주제조 2. 맥주 제조 공정 맥아즙 가열 냉각 발효 숙성 여과 병입

20 맥주의 제조방법 2. 맥주 제조 공정 Mash 제조 맥아즙 가열 냉각 발효 숙성 여과 병입
- 원리 : 발효 후 맥주를 여과장치에 통과하여 투명한 액체 제조 - 목적 : 맥주에 존재한 효모 제거 침전된 단백질 제거 맥주혼탁의 원인이 되는 불안정한 현탁 물질의 제거 - 저장 보관 : 맥주의 품질 조절을 위해 다양한 물리적 변수를 점검 2. 맥주 제조 공정 맥아즙 가열 냉각 발효 숙성 여과 병입

21 맥주의 제조방법 2. 맥주 제조 공정 Mash 제조 맥아즙 가열 냉각 발효 숙성 여과 병입
- 원리 : 제조된 맥주를 병에 주입하여 제품으로 출하함 다양한 검사를 통과한 살균된 병을 이용 2. 맥주 제조 공정 맥아즙 가열 냉각 발효 숙성 여과 병입

22 맥주의 제조방법 3. 맥주 제조 공정 (동영상)