帝都在上個星期終於供暖了，在一波又一波的降溫中，小編科研之餘朝思暮想的就是：吃！火！鍋！
北風起，宜吃火鍋
窗外刮著寒風，窗內霧氣嫋嫋升起，飄滿牛油的冒泡的鍋底，邊緣微卷的羊肉，更別提鮮嫩的毛肚、脆爽的黃喉。吃完之後大汗淋漓，再來點啤酒收尾，這才是冬天正確的打開方式。
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火鍋和啤酒，大家可能覺得只是餐桌上一個再正常不過的組合。可實際上，它們的關係複雜多了，你可能不知道的是，我們能隨時隨地吃上火鍋，離不開啤酒廠的努力。
我們現在之所以能夠突破地域的限制，享受到牛肉、羊肉、毛肚、黃喉這些美味，離不開現在發達的冷鏈運輸。冷鏈運輸背後是現代製冷技術，而製冷技術廣泛的應用，啤酒廠是其中的幕後推手。在這之前，我們需要先了解一下啤酒是怎麼生產出來的。
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啤酒是怎樣煉成的？
Beer manufacturing
說到啤酒，大家腦海中浮現的就是綠色的玻璃瓶，裡面裝著600mL棕色的、口感微苦的液體。這恐怕是大多數人對啤酒的第一印象。
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啤酒既然有個「酒」字，那自然就離不開酵母菌的發酵。釀造啤酒的過程簡單地來說，首先是要讓大麥發芽，大麥芽中含有豐富的澱粉酶，可以將澱粉水解成單糖（酵母菌可是無法直接利用澱粉的），這一步叫做澱粉糖化，得到的含糖液體叫做「麥芽汁」 [1]。接下來就是將麥芽汁過濾、並加入啤酒花煮沸，冷卻後加入酵母發酵，過濾後得到的就是啤酒。
啤酒釀造流程簡圖 | 來源：Wikipedia
要說釀造啤酒中哪一步最重要，那當然是發酵了。而根據發酵方法的不同，啤酒大致可以分成三類 [2]。
艾爾(Ale)：Ale指的是一種啤酒發酵術，艾爾酵母在頂層發酵，發酵時間短，發酵溫度比較高，艾爾啤酒的典型發酵溫度在20~22℃[3]。
拉格(Lager)：Lager來自於德語的Lagern（貯藏），所以拉格啤酒也叫做窖藏啤酒。拉格本身也是一種啤酒發酵術，拉格酵母在底層發酵，發酵時間長，發酵溫度低，大約在7~13℃[3]。現在世界上絕大多數啤酒都是拉格啤酒，因為它發酵溫度低，發酵速度慢，更容易控制品質，適合大規模量產。
艾爾啤酒和拉格啤酒發酵的差異 | 圖片來源：justbeerapp.com
自然發酵啤酒(Wild)：使用空氣中野生酵母來自然發酵，天然的野生酵母能將麥芽汁的糖分完全消耗，使得這種啤酒口感比較酸，喝起來比較「酸爽」。
說了這麼多，製冷技術和啤酒之間究竟有什麼關係？其中的玄機就在「發酵」這一步中。大家都知道，發酵會產生大量熱量，而艾爾和拉格發酵時都要嚴格控制溫度，尤其是拉格，它要求發酵的溫度比較低。
在沒有現代製冷技術之前，生產拉格需要挖出酒窖進行貯藏（這也是Lager的由來），冬天的時候用附近湖泊和河流的冰塊填充酒窖，這樣到了夏天才能維持一個較低的溫度。為了避免夏天炎熱的影響，釀酒商還會在酒窖上方種植板慄，因為板慄的樹冠大，可以提供足夠的陰涼，而它的根系淺，不至於破壞酒窖 [4]。就算採取了這麼多措施，以前德國還是有很多地方都禁止夏天釀造啤酒（竟然有這種事？！）。
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所以在現代製冷技術出現之前，拉格啤酒由於發酵溫度的原因，受制於季節，沒法全年享用，產量也不高。所以，在18、19世紀的時候，夏天喝冰鎮啤酒的場景就別想了，不僅空調和冰箱沒有，就連啤酒也沒有，只剩下酷暑。
製冷技術的歷史
Refrigeration technology
製冷技術發展的歷史，其實是人類追求食物保鮮的一段歷史。為了保存來之不易的食物，人們發明了醃製的方法，讓食物脫水，這樣就有了火腿、臘肉、煙燻肉等等美味（讓餐桌上的菜豐盛了不少）。
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說到製冷，人們最先想到的是冰。冰要冬天才有，人們想到的辦法是用冰窖把冬天的冰保存下來夏天用。冰窖一般都建在地下深處，土壤是良好的隔熱材料，冬天的時候選個水質好的湖泊或者河流，鑿冰搬運到冰窖裡，窖口用草、木屑等封口隔熱。這種方法保存的冰會有損耗，一但打開窖口後，就要把冰全部用完，不然冰窖裡的冰保存不了太久。
伊朗的古冰窖 | 來源：Wikipedia
古代除了用冰窖保存冰來製冷，還有利用液體蒸發吸熱來製冷的。比如在北非，就會使用一種叫做Zeer的陶罐來製冷。
Zeer陶罐實物 | 來源：Wikipedia
Zeer陶罐工作原理 | 來源：Wikipedia
陶罐的內膽和外殼之間填充溼沙子，然後在罐子上面蓋上溼毛巾，當沙子中的水分蒸發時，會帶走熱量，這樣就可以使陶罐裡的食物保持比較低的溫度，最低可以降到40℉（4.4℃）[5]。從它的原理就可以知道，這種「冰箱」要在乾旱的地方使用，比如北非，因為那裡空氣乾燥，露點低，水分蒸發快，這樣才能使陶罐內的溫度降低。
前面說到德國生產啤酒需要用到冰塊冷卻，可是工業革命之後，汙水的隨意排放使得乾淨的天然水源越來越難找到，用不乾淨的冰降低酒窖的溫度可能會引起健康問題 [6]。用冰來給酒窖製冷的路子走不通了，釀酒商迫切地希望能有機械製冰技術，有需求就會有市場，需求催生了機械製冷。
機械製冷
Mechanical refrigeration
現代製冷技術依靠的也是液體蒸發吸熱的原理，從冰箱的發明過程就可以看出來。
蘇格蘭教授威廉·庫倫（William Cullen）在1720年率先研究真空中液體的蒸發。他隨後於1748年在格拉斯哥大學展示一種人工製冷的辦法——讓乙醚在真空中沸騰 [6]。庫倫在1755年設計一臺小型制冷機，他用泵在乙醚容器上產生部分真空，然後使其煮沸，吸收周圍空氣中的熱量。這個實驗產生了少量的冰，但是沒法實際應用。
乙醚的沸點為34.6℃，非常容易蒸發，飲水鳥裡面封裝的就是乙醚，頭部被溼海綿套住的玻璃泡因為水分的蒸發，溫度降低導致頭玻璃泡氣壓低，從而將乙醚吸到了頭部，頭重腳輕
1805年，美國發明家奧利弗·埃文斯（Oliver Evans）提到了一個封閉的蒸氣壓縮製冷循環，通過醚在真空下的蒸發產生冰。1834年，雅各布·珀金斯（Jacob Perkins）建造了世界上第一個可以運行的蒸汽壓縮製冷系統，但是商業上不成功。第一個實用的蒸汽壓縮製冷系統是由移民到澳大利亞的英國記者James Harrison建造的，他1856年的專利是使用乙醚、酒精或氨氣的蒸氣壓縮系統 [7]。
蒸汽壓縮製冷 | 來源：Wikipedia
1870年S. Liebmann的Sons Brewing公司在紐約布魯克林最先用上了機械製冷，到了1891年，幾乎所有的啤酒廠都用上了機械製冷 [6]。機械製冷使得啤酒廠一年四季都可以不間斷生產啤酒，而適合於大規模生產的拉格啤酒也大量普及，這也就是為什麼現在絕大多數的啤酒都是拉格。多虧了現代製冷技術，拉格啤酒大規模生產，飛入尋常百姓家，讓我們這些普羅大眾只需花上幾元錢就能喝上600mL一支的大綠棒子。
隨後，現代製冷技術也被肉食加工廠和乳製品加工廠所採用，用於肉類和乳製品的保鮮，讓乳畜業不發達的地區也能享受到肉的滋味。就這樣，同樣得益於現代製冷技術的生鮮竟和啤酒神奇地在餐桌上會面，成為火鍋上的奇妙組合，當你以後和好朋友吃著火鍋的時候，不妨給他們講個火鍋和啤酒之間的故事。
參考資料
[1] https://en.wikipedia.org/wiki/Beer
[2] 一篇文章帶你讀懂所有啤酒種類
[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
編輯：重光