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你能在大冬天吃火锅,离不开啤酒厂的努力

果壳网 2019-12-10

以下文章来源于中科院物理所 ,作者重光

来源丨中科院物理所(ID:cas-iop)

作者丨重光

编辑丨重光

帝都终于供暖了,在一波又一波的降温中,小编科研之余朝思暮想的就是:吃!火!锅!

北风起,宜吃火锅

窗外刮着寒风,窗内雾气袅袅升起,飘满牛油的冒泡的锅底,边缘微卷的羊肉,更别提鲜嫩的毛肚、脆爽的黄喉。吃完之后大汗淋漓,再来点啤酒收尾,这才是冬天正确的打开方式。

图丨 giphy.com

火锅和啤酒,大家可能觉得只是餐桌上一个再正常不过的组合。可实际上,它们的关系复杂多了,你可能不知道的是,我们能随时随地吃上火锅,离不开啤酒厂的努力。

我们现在之所以能够突破地域的限制,享受到牛肉、羊肉、毛肚、黄喉这些美味,离不开现在发达的冷链运输。冷链运输背后是现代制冷技术,而制冷技术广泛的应用,啤酒厂是其中的幕后推手。在这之前,我们需要先了解一下啤酒是怎么生产出来的。

啤酒是怎样炼成的?

Beer manufacturing

说到啤酒,大家脑海中浮现的就是绿色的玻璃瓶,里面装着 600 毫升棕色的、口感微苦的液体。这恐怕是大多数人对啤酒的第一印象。

图丨 pixabay.com

啤酒既然有个 " 酒 " 字,那自然就离不开酵母菌的发酵。酿造啤酒的过程简单地来说,首先是要让大麦发芽,大麦芽中含有丰富的淀粉酶,可以将淀粉水解成单糖(酵母菌可是无法直接利用淀粉的),这一步叫做淀粉糖化,得到的含糖液体叫做 "麦芽汁" [ 1 ] 。接下来就是将麦芽汁过滤、并加入啤酒花煮沸,冷却后加入酵母发酵,过滤后得到的就是啤酒。

啤酒酿造流程简图丨 Wikipedia

要说酿造啤酒中哪一步最重要,那当然是发酵了。而根据发酵方法的不同,啤酒大致可以分成三类 [ 2 ] 。

艾尔 ( Ale ) :Ale 指的是一种啤酒发酵术,艾尔酵母在顶层发酵,发酵时间短,发酵温度比较高,艾尔啤酒的典型发酵温度在20~22 ℃ [ 3 ] 。

拉格 ( Lager ) :Lager 来自于德语的 Lagern(贮藏),所以拉格啤酒也叫做窖藏啤酒。拉格本身也是一种啤酒发酵术,拉格酵母在底层发酵,发酵时间长,发酵温度低,大约在7~13 ℃ [ 3 ] 。现在世界上绝大多数啤酒都是拉格啤酒,因为它发酵温度低,发酵速度慢,更容易控制品质,适合大规模量产。

艾尔啤酒和拉格啤酒发酵的差异丨 justbeerapp.com

自然发酵啤酒 ( Wild ) :使用空气中野生酵母来自然发酵,天然的野生酵母能将麦芽汁的糖分完全消耗,使得这种啤酒口感比较酸,喝起来比较 " 酸爽 "。

说了这么多,制冷技术和啤酒之间究竟有什么关系?其中的玄机就在 " 发酵 " 这一步中。大家都知道,发酵会产生大量热量,而艾尔和拉格发酵时都要严格控制温度,尤其是拉格,它要求发酵的温度比较低。

在没有现代制冷技术之前,生产拉格需要挖出酒窖进行贮藏(这也是 Lager 的由来),冬天的时候用附近湖泊和河流的冰块填充酒窖,这样到了夏天才能维持一个较低的温度。为了避免夏天炎热的影响,酿酒商还会在酒窖上方种植板栗,因为板栗的树冠大,可以提供足够的阴凉,而它的根系浅,不至于破坏酒窖 [ 4 ] 。就算采取了这么多措施,以前德国还是有很多地方都禁止夏天酿造啤酒(竟然有这种事?!)。

图丨 pixabay.com

所以在现代制冷技术出现之前,拉格啤酒由于发酵温度的原因,受制于季节,没法全年享用,产量也不高。所以,在 18、19 世纪的时候,夏天喝冰镇啤酒的场景就别想了,不仅空调和冰箱没有,就连啤酒也没有,只剩下酷暑。

制冷技术的历史

Refrigeration technology

制冷技术发展的历史,其实是人类追求食物保鲜的一段历史。为了保存来之不易的食物,人们发明了腌制的方法,让食物脱水,这样就有了火腿、腊肉、烟熏肉等等美味(让餐桌上的菜丰盛了不少)。

图丨 pixabay.com

说到制冷,人们最先想到的是冰。冰要冬天才有,人们想到的办法是用冰窖把冬天的冰保存下来夏天用。冰窖一般都建在地下深处,土壤是良好的隔热材料,冬天的时候选个水质好的湖泊或者河流,凿冰搬运到冰窖里,窖口用草、木屑等封口隔热。这种方法保存的冰会有损耗,一但打开窖口后,就要把冰全部用完,不然冰窖里的冰保存不了太久。

伊朗的古冰窖丨 Wikipedia

古代除了用冰窖保存冰来制冷,还有利用液体蒸发吸热来制冷的。比如在北非,就会使用一种叫做Zeer的陶罐来制冷。

Zeer 陶罐实物丨 Wikipedia

Zeer 陶罐工作原理丨 Wikipedia

陶罐的内胆和外壳之间填充湿沙子,然后在罐子上面盖上湿毛巾,当沙子中的水分蒸发时,会带走热量,这样就可以使陶罐里的食物保持比较低的温度,最低可以降到40 ℉(4.4 ℃) [ 5 ] 。从它的原理就可以知道,这种 " 冰箱 " 要在干旱的地方使用,比如北非,因为那里空气干燥,露点低,水分蒸发快,这样才能使陶罐内的温度降低。

前面说到德国生产啤酒需要用到冰块冷却,可是工业革命之后,污水的随意排放使得干净的天然水源越来越难找到,用不干净的冰降低酒窖的温度可能会引起健康问题 [ 6 ] 。用冰来给酒窖制冷的路子走不通了,酿酒商迫切地希望能有机械制冰技术,有需求就会有市场,需求催生了机械制冷

机械制冷

Mechanical refrigeration

现代制冷技术依靠的也是液体蒸发吸热的原理,从冰箱的发明过程就可以看出来。

苏格兰教授威廉 · 库伦(William Cullen)在 1720 年率先研究真空中液体的蒸发。他随后于 1748 年在格拉斯哥大学展示一种人工制冷的办法——让乙醚在真空中沸腾 [ 6 ] 。库伦在 1755 年设计一台小型制冷机,他用泵在乙醚容器上产生部分真空,然后使其煮沸,吸收周围空气中的热量。这个实验产生了少量的冰,但是没法实际应用。

乙醚的沸点为 34.6 ℃,非常容易蒸发,饮水鸟里面封装的就是乙醚,头部被湿海绵套住的玻璃泡因为水分的蒸发,温度降低导致头玻璃泡气压低,从而将乙醚吸到了头部,头重脚轻

1805 年,美国发明家奥利弗 · 埃文斯(Oliver Evans)提到了一个封闭的蒸气压缩制冷循环,通过醚在真空下的蒸发产生冰。1834 年,雅各布 · 珀金斯(Jacob Perkins)建造了世界上第一个可以运行的蒸汽压缩制冷系统,但是商业上不成功。第一个实用的蒸汽压缩制冷系统是由移民到澳大利亚的英国记者 James Harrison 建造的,他 1856 年的专利是使用乙醚、酒精或氨气的蒸气压缩系统 [ 7 ] 。

蒸汽压缩制冷丨 Wikipedia

1870 年 S. Liebmann 的 Sons Brewing 公司在纽约布鲁克林最先用上了机械制冷,到了 1891 年,几乎所有的啤酒厂都用上了机械制冷 [ 6 ] 。机械制冷使得啤酒厂一年四季都可以不间断生产啤酒,而适合于大规模生产的拉格啤酒也大量普及,这也就是为什么现在绝大多数的啤酒都是拉格。多亏了现代制冷技术,拉格啤酒大规模生产,飞入寻常百姓家,让我们这些普罗大众只需花上几元钱就能喝上 600 毫升一支的大绿棒子。

随后,现代制冷技术也被肉食加工厂和乳制品加工厂所采用,用于肉类和乳制品的保鲜,让乳畜业不发达的地区也能享受到肉的滋味。就这样,同样得益于现代制冷技术的生鲜竟和啤酒神奇地在餐桌上会面,成为火锅上的奇妙组合,当你以后和好朋友吃着火锅的时候,不妨给他们讲个火锅和啤酒之间的故事。

参考资料

[ 1 ] https://en.wikipedia.org/wiki/Beer

[ 2 ] https://zhuanlan.zhihu.com/p/20735750

[ 3 ] https://byo.com/article/controlling-fermentation-temperature-techniques/

[ 4 ] https://en.wikipedia.org/wiki/Lager

[ 5 ] https://www.instructables.com/id/A-Practical-Zeer-Pot-evaporative-cooler-non-electr/

[ 6 ] http://www.peakmechanical.ca/menu/resources/history-of-refrigeration.html

[ 7 ] https://en.wikipedia.org/wiki/Refrigeration

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