来历丨中科院物理所（ID：cas-iop）
作者丨重光
修改丨重光
帝都总算供暖了，在一波又一波的降温中，小编科研之余念念不忘的便是：吃！火！锅！
冬风起，宜吃火锅
窗外刮着北风，窗内雾气袅袅升起，飘满牛油的冒泡的锅底，边际微卷的羊肉，更别提新鲜的毛肚、脆爽的黄喉。吃完之后汗流浃背，再来点啤酒收尾，这才是冬季正确的翻开方式。
图丨giphy.com
火锅和啤酒，咱们或许觉得仅仅餐桌上一个再正常不过的组合。可实践上，它们的联络杂乱多了，你或许不知道的是，咱们能随时随地吃上火锅，离不开啤酒厂的尽力。
咱们现在之所以能够打破地域的约束，享受到牛肉、羊肉、毛肚、黄喉这些甘旨，离不开现在兴旺的冷链运送。冷链运送背面是现代制冷技能，而制冷技能广泛的运用，啤酒厂是其间的暗地推手。在这之前，咱们应该先了解一下啤酒是怎样出产出来的。
啤酒是怎样炼成的？
Beer manufacturing
提到啤酒，咱们脑海中显现的便是绿色的玻璃瓶，里边装着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
啤酒已然有个“酒”字，那天然就离不开酵母菌的发酵。酿制啤酒的进程简略地来说，首先是要让大麦发芽，大麦芽中含有丰厚的淀粉酶，能够将淀粉水解成单糖（酵母菌可是无法直接运用淀粉的），这一步叫做淀粉糖化，得到的含糖液体叫做“麦芽汁”[1]。接下来便是将麦芽汁过滤、并参加啤酒花煮沸，冷却后参加酵母发酵，过滤后得到的便是啤酒。
啤酒酿制流程简图丨Wikipedia
要说酿制啤酒中哪一步最重要，那当然是发酵了。而依据发酵方法的不同，啤酒大致能够分红三类[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（储藏），所以拉格啤酒也叫做窖藏啤酒。拉格自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，由于它发酵温度低，发酵速度慢，更简单操控质量，合适大规模量产。
艾尔啤酒和拉格啤酒发酵的差异丨justbeerapp.com
天然发酵啤酒(Wild)：运用空气中野生酵母来天然发酵，天然的野生酵母能将麦芽汁的糖分彻底耗费，使得这种啤酒口感比较酸，喝起来比较“酸爽”。
说了这么多，制冷技能和啤酒之间终究有什么联络？其间的玄机就在“发酵”这一步中。咱们都知道，发酵会发生许多热量，而艾尔和拉格发酵时都要严控温度，尤其是拉格，它要求发酵的温度比较低。
在没有现代制冷技能之前，出产拉格需求挖出酒窖进行储藏（这也是Lager的由来），冬季的时分用邻近湖泊和河流的冰块填充酒窖，这样到了夏天才干坚持一个较低的温度。为了尽最大或许防止夏天酷热的影响，酿酒商还会在酒窖上方栽培板栗，由于板栗的树冠大，能够供给满足的阴凉，而它的根系浅，不至于损坏酒窖[4]。就算采取了这么多方法，曾经德国仍是有许多当地都制止夏天酿制啤酒（竟然有这种事？！）。
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所以在现代制冷技能呈现之前，拉格啤酒由于发酵温度的原因，受制于时节，无法全年享受，产值也不高。所以，在18、19世纪的时分，夏天喝冰镇啤酒的场景就别想了，不只空谐和冰箱没有，就连啤酒也没有，只剩下盛暑。
制冷技能的前史
Refrigeration technology
制冷技能发展的前史，其实是人类寻求食物保鲜的一段前史。为了保存来之不易的食物，人们创造晰腌制的方法，让食物脱水，这样就有了火腿、腊肉、烟熏肉等等甘旨（让餐桌上的菜丰盛了不少）。
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提到制冷，人们最早想到的是冰。冰要冬季才有，人们想到的方法是用冰窖把冬季的冰保存下来夏天用。冰窖一般都建在地下深处，土壤是杰出的隔热材料，冬季的时分选个水质好的湖泊或许河流，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，一但翻开窖口后，就要把冰悉数用完，否则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，还有运用液体蒸腾吸热来制冷的。比方在北非，就会运用一种叫做Zeer的陶罐来制冷。
Zeer陶罐什物丨Wikipedia
Zeer陶罐作业原理丨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，当沙子中的水分蒸腾时，会带走热量，这样就能够使陶罐里的食物坚持比较低的温度，最低能够降到40℉（4.4℃）[5]。从它的原理就能够知道，这种“冰箱”要在干旱的当地运用，比方北非，由于那里空气枯燥，露点低，水分蒸腾快，这样才干够使陶罐内的温度下降。
前面提到德国出产啤酒需求用到冰块冷却，可是工业革命之后，污水的随意排放使得洁净的天然水源越来越难找到，用不洁净的冰下降酒窖的温度或许会引起健康问题[6]。用冰来给酒窖制冷的路子走不通了，酿酒商火急地期望能有机械制冰技能，有需求就会有商场，需求催生了机械制冷。
机械制冷
Mechanical refrigeration
现代制冷技能依托的也是液体蒸腾吸热的原理，从冰箱的创造进程就能够看出来。
苏格兰教授威廉·库伦（William Cullen）在1720年首先研讨真空中液体的蒸腾。他随后于1748年在格拉斯哥大学展现一种人工制冷的方法——让乙醚在真空中欢腾[6]。库伦在1755年规划一台小型制冷机，他用泵在乙醚容器上发生部分真空，然后使其煮沸，吸收周围空气中的热量。这个试验发生了少数的冰，可是无法实践运用。
乙醚的沸点为34.6℃，十分简单蒸腾，饮水鸟里边封装的便是乙醚，头部被湿海绵套住的玻璃泡由于水分的蒸腾，温度下降导致头玻璃泡气压低，从而将乙醚吸到了头部，虎头蛇尾
1805年，美国创造家奥利弗·埃文斯（Oliver Evans）提到了一个关闭的蒸气紧缩制冷循环，经过醚在真空下的蒸腾发生冰。1834年，雅各布·珀金斯（Jacob Perkins）制作了世界上第一个能够运转的蒸汽紧缩制冷体系，可是商业上不成功。第一个有用的蒸汽紧缩制冷体系是由移民到澳大利亚的英国记者James Harrison制作的，他1856年的专利是运用乙醚、酒精或氨气的蒸气紧缩体系[7]。
蒸汽紧缩制冷丨Wikipedia
1870年S. Liebmann的Sons Brewing公司在纽约布鲁克林最早用上了机械制冷，到了1891年，简直一切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能够不间断出产啤酒，而合适于大规模出产的拉格啤酒也许多遍及，这也便是为什么现在绝大多数的啤酒都是拉格。多亏了现代制冷技能，拉格啤酒大规模出产，飞入寻常百姓家，让咱们这些普罗群众只需花上几元钱就能喝上600毫升一支的大绿棒子。
随后，现代制冷技能也被肉食加工厂和乳制品加工厂所选用，用于肉类和乳制品的保鲜，让乳畜业不兴旺的区域也能享受到肉的味道。就这样，相同得益于现代制冷技能的生鲜竟和啤酒奇特地在餐桌上会晤，成为火锅上的美妙组合，当你今后和洽朋友吃着火锅的时分，无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:///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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