**第一讲 啤酒生产中的数学**
**一、啤酒生产概述**
1. 啤酒的定义：啤酒是一种由大麦芽、水、啤酒花和酵母酿造而成的酒精饮料。
2. 啤酒的酿造工艺：
- 麦芽制备：将大麦浸泡、发芽，然后干燥、粉碎而成。
- 糖化：将麦芽粉与水混合，在一定温度下进行酶解，将麦芽中的淀粉转化为麦芽糖。
- 煮沸：将糖化后的麦汁煮沸，加入啤酒花，杀灭杂菌，同时赋予啤酒苦味和香味。
- 冷却：将煮沸后的麦汁冷却至一定温度，以便酵母发酵。
- 发酵：将酵母加入麦汁中，在一定温度和压力下进行发酵，将麦汁中的糖分转化为酒精和二氧化碳。
- 成熟：发酵后的啤酒在低温下存放一段时间，使啤酒的风味更加醇厚。
- 过滤：将成熟的啤酒过滤，除去杂质，得到澄清的啤酒。
- 包装：将过滤后的啤酒装入瓶、罐或桶中，以便运输和销售。
**二、啤酒生产中的数学**
1. 麦芽用量计算：麦芽用量的计算方法有很多种，常用的方法有：
- 固定比例法：根据经验，将麦芽用量设定为麦汁总量的10%-15%。
- 淀粉转化率法：根据麦芽的淀粉转化率和麦汁浓度，计算出所需的麦芽用量。
- 麦芽汁浓度法：根据麦芽汁浓度和麦芽的出汁率，计算出所需的麦芽用量。
2. 水的用量计算：水的用量一般为麦芽用量的3-4倍。
3. 啤酒花用量计算：啤酒花用量的计算方法也有多种，常用的方法有：
- 固定比例法：根据经验，将啤酒花用量设定为麦芽用量的1%-2%。
- 苦味单位法：根据啤酒花中的苦味单位和所需的啤酒苦味度，计算出所需的啤酒花用量。
4. 酵母用量计算：酵母用量的计算方法也有多种，常用的方法有：
- 固定比例法：根据经验，将酵母用量设定为麦汁总量的1%-2%。
- 发酵速率法：根据酵母的发酵速率和发酵时间，计算出所需的酵母用量。
5. 发酵温度控制：发酵温度对啤酒的风味有很大影响，一般来说，发酵温度越高，啤酒的风味越浓郁，但啤酒的苦味也会越重；发酵温度越低，啤酒的风味越淡雅，但啤酒的苦味也会越轻。
6. 发酵时间控制：发酵时间对啤酒的风味也有很大影响，一般来说，发酵时间越长，啤酒的风味越醇厚，但啤酒的酒精含量也会越高；发酵时间越短，啤酒的风味越淡雅，但啤酒的酒精含量也会越低。
**三、啤酒生产中的数学应用举例**
1. 麦芽用量计算：某啤酒厂生产一种麦汁浓度为12%的啤酒，麦芽的出汁率为75%，则所需的麦芽用量为：
```
麦芽用量 = 麦汁总量 \/ 麦芽的出汁率 = 1000 \/ 0.75 = 1333.33 kg
```
2. 水的用量计算：某啤酒厂生产一种麦汁浓度为12%的啤酒，麦芽用量为1333.33 kg，则所需的水的用量为：
```
水的用量 = 麦芽用量 * 3 = 1333.33 * 3 = 4000 kg
```
3. 啤酒花用量计算：某啤酒厂生产一种啤酒，所需的啤酒苦味度为20 IBU，啤酒花中的苦味单位为10%，则所需的啤酒花用量为：
```
啤酒花用量 = 啤酒苦味度 \/ (啤酒花中的苦味单位 * 100) = 20 \/ (10 * 100) = 0.2 kg
```
4. 酵母用量计算：某啤酒厂生产一种啤酒，麦汁总量为1000 kg，酵母的发酵速率为0.5 g\/L·h，发酵时间为72 h，则所需的酵母用量为：
```
酵母用量 = 麦汁总量 * 酵母的发酵速率 * 发酵时间 = 1000 * 0.5 * 72 = 36000 g
```
**四、小结**
啤酒生产中的数学应用非常广泛，涉及到麦芽用量计算、水的用量计算、啤酒花用量计算、酵母用量计算、发酵温度控制、发酵时间控制等方面。通过数学计算，可以优化啤酒生产工艺，提高啤酒的质量和产量。
