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              黑科技!這群科學家竟利用“空蝕現象”釀造啤酒
              來源:?搜狐科技  2016-10-18 17:06 作者:
              干爽醇美的啤酒,雖然談不上是什么瓊漿玉露,卻也是五谷純釀,讓人難以舍杯。隨著科學和技術的發展,人們已熟悉發酵過程中的生物化學原理,然而幾百年來,甚至千年來,啤酒釀造過程卻始終沒有改變。

              顯然,啤酒科學領域驚天動地的突破真是少之又少。

              來自意大利佛羅倫薩生物氣候學研究所(Institute of Biometeorology)的洛倫佐•阿爾巴尼亞(Lorenzo Albanese)團隊發明了一種全新的啤酒釀造方法,大大改善了釀造過程中涉及的化學、工程以及環境保護問題,掀起了啤酒釀造業的一場革命。

              那么,他們用了什么樣的黑科技?

              這個秘密武器就是“氣穴現象”(cavitation),又稱“空蝕現象”,指的是流動液體中氣相空穴(即氣泡)的產生與爆破的一種物理現象。通常,液體受到極低的氣壓會沸騰、汽化,形成空穴,隨著氣壓增大,空穴分裂并產生強力沖擊波。

              工程環境中,高速旋轉的葉輪端部極易形成低氣壓而產生氣穴現象。實際上,在輪船和潛艇的葉輪上產生的“氣穴現象”是十分不利的,強力沖擊波易腐蝕葉片,而產生的泡沫痕跡和噪聲,也極易暴露潛艇的位置。

              然而,不可否認“空穴現象”是一種極其壯觀的過程。僅僅一個小氣泡爆破瞬間能產生超過1000K溫度(約726°C)和5000倍大氣壓(約506Mpa),能夠顯著改變水中的物理和化學環境。為此,阿爾巴尼亞團隊進行了大量的實驗以研究“氣穴現象”對于啤酒釀造過程的影響。

              啤酒釀造

              釀酒過程通常比較簡單,涉及的基本配料有麥芽、啤酒花、酵母和水。釀造過程分為四步:第一步是“淀粉糖化”,將大麥麥芽與水混合產生一種含糖液體,也就是麥芽汁,該過程是將麥芽中的淀粉轉化為可發酵的單糖類。第二步稱為“洗糟”,清洗麥糟并盡可能多的汲取麥芽汁中可發酵的糖類。第三步稱為“煮沸”,將麥芽汁煮沸約一個小時,去除水分并濃縮糖分。

              煮沸同樣也能失活淀粉酶并將對釀造有害的揮發性化學物質蒸發掉,特別是影響味覺的甲硫醚。該過程會加入啤酒花,產生特色風味。最后一步稱為“發酵”,冷卻上述混合液并加入酵母開始發酵過程,通常需要幾天的時間。該過程會將糖類轉化為酒精,最終釀造出啤酒、裝瓶。

              常言道,細節決定成敗。釀造過程中,麥芽必須提前碾碎以增大其表面積,麥芽汁必須保持在特定的溫度范圍,通常是在50°到78°之間,這樣有助于保持淀粉酶活性而最大限度分解淀粉。

              由于涉及到煮沸步驟,所以釀酒是一個消耗大量能源的過程,通常釀造100公升啤酒需要消耗32千瓦時能源。作為比照,額定功率100瓦的電視機打開10個小時才耗電1千瓦時。

              為了尋找答案,阿爾巴尼亞團隊建造了一套全新的釀造設備,能夠在麥芽汁中產生氣穴 。隨后,他們在不同條件下進行了一系列釀造啤酒的實驗,以探索氣穴給釀造過程帶來的利弊。

              第一個優點是氣穴產生的沖擊波足以將大麥麥芽搗成漿狀,這就省去提前碾碎步驟。阿爾巴尼亞說:“新設備使得大麥麥芽的干磨變得無關緊要,因為新設備的氣穴效應能夠在幾分鐘內就將麥芽粉碎成100微米以下的碎屑。”

              此外,空穴效應同時也能增加粉碎性麥芽中淀粉析出到麥芽汁中的速度。這個過程變得十分高效,最終麥芽糟中幾乎沒有殘留淀粉,即便有也很少。這對于啤酒釀造意義十分重大。這意味著“洗糟”過程也完全沒有必要了。

              隨著淀粉高效析出,淀粉糖化過程在較低溫度也能進行。該團隊稱:“把淀粉轉化為單糖類和氨基酸的酶激活溫度降低到35°左右,縮短了糖化過程的時間。”

              并且,空穴效應也能提升傳統煮沸過程中麥芽汁和啤酒花混合溶液化學反應的效率??昭〞共缓玫膿]發性物質盡快排出,使麥芽汁中的酶變性,并促使啤酒花風味更易混合。這樣來說,煮沸過程也變得完全沒必要了。實際上,相比于傳統煮沸,新的過程完全能在78°左右進行。

              歸結到一點:節約大量能源

              阿爾馬尼亞團隊稱新設備釀造100公升啤酒僅需要24千瓦時能源,比對照組的傳統釀造過程節約大約30%的能源,這還不包括他們優化后減少了不必要的熱損耗。

              成本問題

              然而,該團隊有一點沒考慮到:產生空穴效應的設備成本以及維護成本。

              空穴效應“破壞大王”的名號臭名昭著,其產生的瞬間氣壓沖擊波和溫度能夠腐蝕最堅硬的鋼材。

              雖然不清楚這種腐蝕效應怎么影響新設備的成本,然而,阿爾馬尼亞團隊無疑要把該因素考慮在內。

              氣穴釀造下的啤酒

              當然,設備再好也得產品說話:好不好,最終的啤酒說了算。

              經過一系列品嘗測試后,該團隊稱最終釀造的啤酒口味和傳統釀造啤酒一樣醇美。

              自賣自夸當然行不通,想要結果讓人信服,這類品質測試必須由利益無關的獨立品鑒員以科學的名義來鑒定。

              如果客觀的品鑒員也認為啤酒味道好,那么看來“空穴現象”要給啤酒制造業帶來一場徹底的革命。實際上,這最終會成為幾個世紀以來,至少是幾十年來,啤酒釀造技術最大的改革。

              編輯:張瑜宸
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