Handbook of Brewing, Second Edition (Food Science and Technology 157)

Handbook of Brewing, Second Edition......Page 7
Preface......Page 9
Editors......Page 11
Contributors......Page 12
Contents......Page 14
Introduction......Page 16
Brewing in an Agrarian World......Page 17
Porter: The First Industrial Beer......Page 19
Mechanization and Measurement......Page 21
The Nineteenth Century......Page 22
Porter vs. Ale......Page 23
The Rush to Bottom Fermentation......Page 25
Science and Practice......Page 27
The Twentieth Century......Page 30
Temperance and Prohibition......Page 31
Consumer Choice?......Page 33
Fewer and Bigger: The Path to Globalization......Page 38
Science Applied and Technology Transformed......Page 42
References......Page 48
CONTENTS......Page 54
Introduction......Page 56
Fermentable Carbohydrates......Page 57
Hops......Page 58
Processing......Page 60
Boiling Time......Page 61
Marketing......Page 62
Origins of Style......Page 63
Analytical and Sensor Variables......Page 65
Methods Used to Define Brewers Association’s Beer Style Guidelines......Page 67
Brewing Beer......Page 68
Brewers Association 2005 Beer Style Guidelines......Page 69
The Beer Styles......Page 70
English-Style India Pale Ale......Page 71
Scottish-Style Light Ale......Page 72
Scottish-Style Heavy Ale......Page 73
English-Style Brown Ale......Page 74
English-Style Barley Wine Ale......Page 75
Classic Irish-Style Dry Stout......Page 76
American-Style India Pale Ale......Page 77
American-Style Stout......Page 78
South German-Style Hefeweizen/Hefeweissbier......Page 79
Belgian-Style Flanders/Oud Bruin or Oud Red Ales......Page 80
Belgian-Style Tripel......Page 81
Belgian-Style Lambic......Page 82
Bohemian-Style Pilsener......Page 83
American Lager......Page 84
American-Style Premium Lager......Page 85
Australasian, Latin American, or Tropical-Style Light Lager......Page 86
Herb and Spice Beers......Page 87
Bibliography of Resources......Page 88
Other Resources......Page 89
Introduction......Page 92
Outline of the Brewing Steps......Page 93
Malting......Page 94
Milling and Adjunct Use......Page 95
Mashing......Page 96
Trub Removal......Page 97
Yeast Handling......Page 98
Fermentation......Page 99
Yeast Removal......Page 100
Aging......Page 101
Packaging......Page 102
Warehousing and Distribution......Page 104
CONTENTS......Page 106
Introduction......Page 108
Water Usages in the Brewery......Page 109
Brewery Water Consumption......Page 110
Brewing Water......Page 111
General-Purpose Water......Page 112
Surface Water......Page 113
Abstraction of Ground Water......Page 114
Soft Water......Page 115
Major Constituents......Page 116
Water Hardness......Page 117
Microbiological Constituents of Water......Page 118
Legislation and Regulations Governing Water Quality......Page 119
Historical Background......Page 122
Effects of the Ionic Contents of Wort and Beer......Page 123
Potassium......Page 124
Hydrogen......Page 125
Chloride: Sulfate Balance......Page 126
Effects on Malt Enzymes......Page 127
Control of pH......Page 128
Buffer Systems......Page 129
pH Control during Wort Production......Page 130
Influences of pH on Wort Composition......Page 131
pH Control during Fermentation......Page 132
Sodium......Page 133
Other Cations......Page 134
Silicate......Page 135
Phenols......Page 136
Water Treatment Technologies and Procedures......Page 137
Coagulation and Flocculation......Page 138
Oxidation......Page 139
Decarbonation by Treatment with Lime......Page 140
Ion Exchange Systems......Page 141
Reverse Osmosis......Page 143
Electrodialysis......Page 144
Aeration Systems......Page 145
Chlorination......Page 146
Chlorine Dioxide......Page 147
Sterilization by Silver Ions......Page 148
Gas Removal Applications......Page 149
References......Page 150
Introduction......Page 154
The Husk......Page 157
Testa......Page 158
Aleurone Layer......Page 159
Starchy Endosperm......Page 161
The Embryo......Page 164
Drying, Storage, and Handling......Page 165
Steeping, Germination, Kilning, and Malt Quality......Page 166
Malt Varieties......Page 172
Acknowledgment......Page 173
References......Page 174
Introduction......Page 176
Rice......Page 178
Barley......Page 179
Sorghum......Page 181
Refined Corn Starch......Page 182
Wheat Starch......Page 183
Liquid Adjuncts......Page 184
Oats and Rye Malt......Page 187
Sorghum......Page 188
Conclusions......Page 189
References......Page 190
CONTENTS......Page 192
Hop Growing Today......Page 196
The Plant......Page 197
Conditions for Growing......Page 199
Irrigation......Page 200
Harvesting......Page 201
Drying and Packing......Page 202
Hop Varieties......Page 203
Objectives......Page 204
Super High-Alpha Hops......Page 205
Whole Hops......Page 206
Soft Resins......Page 207
Terpenes......Page 212
Oxygenated Compounds......Page 213
General......Page 215
Xanthohumol......Page 216
Isoxanthohumol......Page 217
Pectins......Page 219
Hop Variety......Page 220
Hop Oils......Page 221
Hop Resin Acids......Page 222
The Isomerization Reaction......Page 224
Significance of the Cis:Trans Ratio......Page 226
Role of Iso-alpha-Acids......Page 227
The “Lightstruck” Reaction......Page 228
Inhibition by Reduction......Page 229
Manufacture of Reduced Iso-alpha-Acids......Page 231
Development of Hop Products......Page 232
Increased Stability......Page 233
Use of Automated Dosing Systems......Page 234
Quality Benefits......Page 235
Pellets......Page 236
Type 90 Pellets......Page 237
Type 45 Pellets......Page 238
Ethanol Extract......Page 239
CO2 Extracts......Page 240
Comparison of Ethanol and CO2 Extracts......Page 242
Stabilized and Isomerized Pellets......Page 243
Magnesium-Salt Isomerized Kettle Extract (IKE)......Page 245
Iso-Extract (Postfermentation Bittering)......Page 246
Quality Characteristics of Rho......Page 248
Production of alpha-Acids-based Tetra......Page 249
Quality Characteristics of Tetra......Page 250
Using Tetra......Page 251
Comparison of Reduced Products......Page 252
Relative Foam Stabilization — Importance of Cohumulone Ratio......Page 253
Beta Extract......Page 254
Pure and Fractionated Hop Oils and Hop Essences......Page 255
Other Uses — New Products......Page 256
Choice of Hop Product......Page 257
Example 1 — Single Product Added into the Kettle......Page 258
Example 2 — Two Products, Both Added into the Kettle......Page 259
Example 3 — Single Kettle Addition with Tetra Added Postfermentation......Page 260
Cost of Bittering......Page 261
General......Page 263
Preliminary Physical and Visual Examination of Brewer’s Cut......Page 264
Assessing Aromatic Quality......Page 265
Hop Leaf and Stem......Page 266
General......Page 267
Polarographic Methods......Page 268
Lead Conductometric Methods......Page 269
Spectrophotometric Methods......Page 271
Separation Principles......Page 272
Obtaining Good Results......Page 273
Calibration......Page 274
General......Page 275
Preparation of Samples......Page 276
Steam Distillation Method (for Total Essential Oils)......Page 277
History and Principles......Page 278
Peak Identification......Page 279
Polyphenols......Page 280
Hop Resin Acids by HPLC......Page 281
Hop Oils......Page 283
References......Page 284
Further Reading......Page 293
CONTENTS......Page 296
Taxonomy of Yeast......Page 297
Structure of Yeast......Page 298
Cell Wall......Page 299
Plasma Membrane......Page 301
Vacuoles......Page 302
Cytosol......Page 303
Vegetative Reproduction......Page 304
Mutation and Selection......Page 305
Hybridization......Page 307
Cytoduction......Page 309
Killer Yeast......Page 310
Spheroplast Fusion......Page 311
Recombinant DNA......Page 312
Oxygen Requirements......Page 313
Lipid Metabolism......Page 314
Uptake and Metabolism of Wort Carbohydrates......Page 316
Maltose Uptake......Page 317
Uptake and Metabolism of Wort Nitrogen......Page 319
Alcohols......Page 321
Sulfur Compounds......Page 322
Carbonyl Compounds......Page 323
Diacetyl and Pentane-2,3-dione......Page 324
Flocculation......Page 325
Glycogen and Trehalose — The Yeast’s Carbohydrate Storage Polymers......Page 327
Introduction......Page 328
Storage of Cultures......Page 329
Propagation and Scale-Up......Page 331
Contamination of Cultures......Page 332
Yeast Washing......Page 333
Yeast Pitching and Cell Viability......Page 334
Yeast Collection......Page 335
Shipping of Yeast......Page 336
Glossary......Page 337
Acknowledgments......Page 338
References......Page 339
CONTENTS......Page 348
Introduction......Page 349
Brewing-Water Treatment......Page 351
Addition of Acids......Page 352
Addition of Salts......Page 354
Enzyme Preparations......Page 355
Enzymes Used for Cooking Starchy Adjuncts......Page 356
Enzymes Used to Aid Wort Runoff......Page 358
Enzymes that Supplement Malt in the Mash......Page 359
Enzymes Used in Fermentation......Page 360
Enzymes Used During Storage of Beer......Page 362
Yeast Nutrients......Page 364
Defoaming Agents (Control of Foam During Fermentation)......Page 365
Foam Suppressants of Synthetic Origin......Page 366
Clarifiers and Fining Agents......Page 367
Carrageenans......Page 369
Isinglass and Gelatin......Page 370
Colloidal Stabilizers......Page 373
Enzymic Chillproofing of Beer......Page 375
Gallotannins......Page 378
Insoluble Adsorbents for Chillproofing......Page 379
Amorphous Silicas......Page 380
Polyamides......Page 382
Natural Clays......Page 383
Novel Future Possibilities......Page 385
Flavor Stabilizers......Page 386
Effects of Reducing Agents......Page 387
Enzymic Deoxidation......Page 388
Foam Stabilizers......Page 389
Quillaia and Yucca......Page 391
Hop Resins......Page 392
References......Page 393
CONTENTS......Page 398
Introduction......Page 400
General Layout of a Brewhouse......Page 401
Heat Transfer......Page 403
Storage......Page 405
Removal of Foreign Objects......Page 406
Roll Mills......Page 407
Low-Pressure Steam Conditioning......Page 408
Wet Milling......Page 409
Wet Milling with Steep Conditioning......Page 410
Hammer Milling......Page 412
Basic Principles of Mash Separation......Page 413
Mash Tuns......Page 414
Mashing-in Systems......Page 416
The Mash Conversion Vessel......Page 417
Adjunct or Cereal Cookers......Page 418
Mash Acidification......Page 419
Mash Separation Systems......Page 420
Lauter Tuns......Page 421
Strainmaster......Page 423
Mash Filters......Page 424
Membrane Mash Filters......Page 426
The Nortek Mash Filter......Page 427
Comparison of Separation Systems......Page 428
Principles of Boiling......Page 429
Types of Boiling......Page 431
Objectives and Events......Page 432
Direct Fired Kettles......Page 434
Kettles with Internal Steam Coils......Page 435
Internal Heater with Thermosyphon......Page 436
External Heaters......Page 438
Merlin System with Wort Stripping......Page 440
Conventional Boiling with Stripping......Page 442
Energy Recovery Systems in the Brewhouse......Page 443
Addition of Hop Products......Page 444
Addition of Hop Extract......Page 445
Introduction......Page 446
Hop Strainer......Page 447
Settling Tanks......Page 448
Whirlpool Separators......Page 449
Introduction......Page 451
Plate and Frame Heat Exchangers......Page 452
Centrifugation......Page 453
Aeration......Page 454
Static Mixers......Page 455
Brewhouse Yield......Page 456
Brewhouse Capacity......Page 457
Brewhouse Cleaning......Page 458
References......Page 459
CONTENTS......Page 461
Introduction......Page 462
Brewhouse Unit Operations......Page 463
Grist Preparation......Page 464
Malt Cleaning......Page 465
Malt Milling — Grist Particle Size Distribution......Page 466
Dust Extraction and Dust Explosion Prevention......Page 468
Malt Silo Level Detection and Stock Control......Page 469
Grain Flow and Routing......Page 471
Mashing......Page 473
Grist Transfer......Page 474
Water Flow and Temperature......Page 476
Mash Heating......Page 477
Vessel Level Control......Page 478
Wort Separation......Page 480
Mash Transfer......Page 481
Wort Filtration......Page 482
Effluent......Page 484
Extract Yield to Kettle......Page 485
Wort Boiling......Page 486
Nucleate Boiling......Page 487
Evaporation Rate......Page 488
Avoidance of Boil-over......Page 491
Volatile Stripping......Page 493
Hot Wort Clarification......Page 494
Wort Cooling......Page 495
Wort Temperature......Page 496
Wort Oxygenation......Page 498
Trub Handling and Wort Recovery......Page 499
Process Control and the Brewer......Page 500
CONTENTS......Page 502
Introduction......Page 503
Aeration......Page 504
Laboratory Analyses......Page 505
Microbiological Examination......Page 506
Pitching Process......Page 507
Biochemistry of Fermentation......Page 508
Growth during Fermentation......Page 510
Batch Fermentations......Page 511
Fermentation Vessels......Page 512
Characteristics of Fermentation......Page 513
Ale Fermentation......Page 516
Laboratory Analyses during Fermentation......Page 517
Yeast Strain and Condition......Page 518
Temperature......Page 519
Fermentor Geometry......Page 520
High-Gravity Fermentations......Page 521
Accelerated Fermentations......Page 522
High-Pressure Fermentations......Page 523
Continuous Fermentations......Page 524
Production Methods......Page 525
Major Deficiencies......Page 526
Production Methods......Page 527
Immobilized Yeast......Page 528
Process Variations......Page 529
Treatments......Page 530
Yeast Cropping Considerations......Page 531
Methods of Cropping......Page 532
Centrifugation......Page 533
Purity and Collection Strategies......Page 535
References......Page 536
CONTENTS......Page 540
Component Processes......Page 541
Diacetyl and 2,3-Pentanedione......Page 543
Nonvolatile Flavor Maturation......Page 546
Lagering and Secondary Fermentation (Kräusening)......Page 547
Kräusening......Page 548
Lagering without Secondary Fermentation......Page 549
Economics......Page 550
Clarification......Page 551
Filtration......Page 552
Filters......Page 553
Sterile Filtration......Page 555
Transfer to Packaging......Page 556
Flavor Stability......Page 557
Physical Stability......Page 558
Brewhouse Procedures and Filtration......Page 559
Measurement of Haze......Page 560
Basics of Beer Carbonation......Page 561
Blending for Consistency......Page 562
References......Page 563
Introduction......Page 566
Kegs......Page 567
Bottles and Stoppers......Page 568
Crowns......Page 569
Mass-Produced Glass Bottles......Page 570
Glass Treatments......Page 571
Bottle Filling......Page 572
Cans......Page 573
The Aluminum Can......Page 574
Secondary Packaging......Page 576
CONTENTS......Page 578
Introduction......Page 580
Packaging and the Brewing Industry......Page 581
Cans and Bottles......Page 582
Kegs and Casks......Page 583
Environmental Aspects of Packaging......Page 584
The British Market......Page 585
The Canadian Market......Page 586
General Comments......Page 587
Glass......Page 588
Bottle Molding......Page 589
Dimensions......Page 591
Crowns......Page 592
Bottling Plant......Page 593
Bottle Washing......Page 594
Air Evacuation......Page 596
Bottle Fill Height Detection......Page 597
Rinsing......Page 598
Cans......Page 599
Lids......Page 600
Can Filling......Page 601
Can Seaming......Page 602
Lid Secured......Page 603
Fill Height Detection in Cans......Page 604
Manufacture of Kegs......Page 605
Minikegs......Page 606
Offloading/Depalletizing......Page 607
Internal Keg Cleaning and Sterilizing......Page 608
Rotary Machines......Page 610
Pasteurization Units......Page 611
Temperature Drop......Page 613
Plate Failure......Page 614
Tunnel Pasteurization......Page 615
The Water Heating and Spraying System......Page 616
The Water System......Page 618
Relative Machine Speeds......Page 619
CONTENTS......Page 622
Wild Yeasts......Page 623
Molds......Page 625
Bacteria......Page 626
Lactobacillus......Page 627
Acetic Acid Bacteria......Page 628
Enterobacteriaceae......Page 629
Anaerobic Gram-Negative Bacteria......Page 631
Microbiological Quality Assurance and Quality Control......Page 633
Setting Microbiological Standards and Sampling......Page 634
Traditional Microbiological Procedures......Page 636
ATP Bioluminescence......Page 637
Antibody DEFT......Page 638
Polymerase Chain Reaction......Page 639
The Microbiological Laboratory within the Brewery......Page 640
References......Page 641
CONTENTS......Page 644
Integration of Sanitation and Pest Control Methods......Page 645
Landscaping to Minimize Attracting Insects......Page 646
Structural Design to Exclude Pests......Page 647
Perimeter Design......Page 648
Trash and Waste Disposal......Page 649
Grain and Malt Area......Page 650
Can Storage Area......Page 651
Insect Control Methods......Page 652
Use of Fumigant Gases......Page 653
Types of Fumigants Used......Page 654
Space Treatments (Fogging)......Page 655
Residual Sprays......Page 656
Insect Monitoring Methods......Page 657
Safety......Page 658
Perimeter Rodent Control......Page 661
Regulations Affecting Pest Control......Page 664
Record Keeping......Page 665
Outside Contractors Versus In-House Pest Control......Page 666
Evaluating Pest Control Results......Page 667
Summary......Page 668
CONTENTS......Page 670
Introduction......Page 671
Composition and Feed Value of Major Brewery By-Products and Competitive Feeds......Page 673
Brewhouse Effluents......Page 678
Spent Hops......Page 679
Trub......Page 680
Wet Brewer’s Grain Handling and Dewatering......Page 681
Brewer’s Grain Drying......Page 685
Brewer’s Grain Volumes......Page 686
Brewer’s Grain Feed Products......Page 687
Value of Brewer’s Grain in Ruminant Feeds......Page 689
Value of Brewer’s Grain in Nonruminant Feeds......Page 690
Brewer’s Grain in Food Products......Page 691
Surplus Yeast Volumes......Page 692
Surplus Yeast Collection and Beer Recovery......Page 693
Surplus Yeast Handling and Storage......Page 695
Inactivation and Preservation of Surplus Yeast......Page 696
Surplus Yeast for Swine......Page 697
Surplus Yeast for Poultry......Page 698
Yeast Debittering, Concentrating, and Drying......Page 699
Whole Yeast Food Applications......Page 702
Autolyzed and Hydrolyzed Yeast Products......Page 703
Isolated Yeast Protein, Yeast Extract, and Yeast Glycan......Page 706
Production......Page 707
Excess Carbon Dioxide......Page 708
Spent Filter Cake......Page 710
Waste Beer Volumes......Page 711
Solid Waste Materials......Page 713
Introduction......Page 715
Waste Water Volumes and Concentrations......Page 716
Waste Water Pretreatment......Page 717
Anaerobic Treatment Systems......Page 718
Sludge Treatment, Disposal, and Utilization......Page 720
Production of Single Cell Protein from Brewery Effluents......Page 721
References......Page 722
Biological and Nonbiological Instability......Page 730
Physical Stability......Page 731
Flavor Stability......Page 734
Foam Stability......Page 736
Light Stability......Page 739
Summary......Page 740
References......Page 741
CONTENTS......Page 744
Quality Management Systems......Page 745
ISO 9000......Page 746
Hazard Analysis Critical Control Point......Page 748
Customer Requirements......Page 752
Systems Integration......Page 753
Supplier Relationships......Page 755
Specifications......Page 757
Auditing......Page 758
Raw Materials......Page 762
Other Materials......Page 764
Analytical Control......Page 765
Collaborative Trials......Page 767
Analytical Methods......Page 768
Microbiological Methods......Page 769
Sensory Analysis......Page 772
Descriptive Tests......Page 773
Drinkability Tests......Page 774
Trained Tasting Panel......Page 775
Goodwill......Page 776
Improvement......Page 777
Variation......Page 779
References......Page 784
CONTENTS......Page 786
Definition of Pub Breweries......Page 788
Differences......Page 789
Location Requirements......Page 790
Choosing the Right Products......Page 791
Kind of Equipment......Page 793
Sizing the Equipment......Page 796
Quality Control in Microbreweries......Page 798
Microbreweries......Page 800
Legal Points......Page 801
Pub Brewery......Page 802
Microbrewery......Page 803
Concept! Concept! Concept!......Page 805
Microbrewery Concept......Page 806
Food Theme......Page 807
Hospitality Theme......Page 808
Event Theme......Page 809
Pub Brewery Sales Plans......Page 810
The Microbrewery Sales Plan......Page 811
Cost Control......Page 813
Pub Brewery Management Selection......Page 814
Chain of Command......Page 815
Operations......Page 816
Brewery Manager......Page 817
Information Management......Page 818
Operation Reporting and Filing System......Page 819
Customer Interaction Planning — Microbrewery......Page 820
Staff Training......Page 822
Customer Expectations......Page 823
Planning for Claims......Page 824
Drink Driving......Page 825
Point of Sales......Page 826
Events......Page 827
Planning......Page 828
Feedback......Page 829
References......Page 830
Introduction......Page 832
Japanese — Third Category Beers......Page 833
The Blurring of the Lines between Spirits and Beer......Page 834
Nutraceuticals, Functional Beverages, and Health Claims......Page 835
Low-Carbohydrate Beers......Page 836
Widgets......Page 838
Ice Beers......Page 839
Immobilized Cell Technology — Progress......Page 840
The Aluminum Bottle......Page 841
Neuroeconomics......Page 842
References......Page 843