生化工程論文.doc

啤酒發(fā)酵摘要：根據(jù)工業(yè)啤酒發(fā)酵生產(chǎn)過(guò)程和方法，粗略的介紹其生產(chǎn)流程及影響因素，同時(shí)介紹啤酒種類及酒槽的利用。關(guān)鍵詞：啤酒發(fā)酵，露天錐形發(fā)酵罐，啤酒種類，酒槽飼養(yǎng)。啤酒是在二十世紀(jì)初傳入中國(guó)的，在傳入中國(guó)之后，特別是近幾十年，啤酒工業(yè)在中國(guó)有了飛速發(fā)展，現(xiàn)如今，中國(guó)已經(jīng)是世界上第一大啤酒生產(chǎn)國(guó)家。作為第一，我國(guó)更應(yīng)該將這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行深刻的研究，是這項(xiàng)技術(shù)得到發(fā)展。葡萄糖、果糖、蔗糖、麥芽糖和麥芽三糖是麥芽汁中的主要可發(fā)酵糖分，啤酒發(fā)酵過(guò)程是指啤酒酵母在一定條件下，利用麥汁中的可發(fā)酵性物質(zhì)而進(jìn)行的正常生命活動(dòng)，而啤酒就是啤酒酵母在生命活動(dòng)之中所產(chǎn)生的產(chǎn)物。由于酵母菌類型的不同，發(fā)酵的條件和產(chǎn)品要求、風(fēng)味等的不同，造成發(fā)酵方式也不相同。根據(jù)酵母發(fā)酵類型不同可把啤酒分成上面發(fā)酵啤酒和下面發(fā)酵啤酒。一般可以把啤酒發(fā)酵技術(shù)分為傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)和現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)?，F(xiàn)代發(fā)酵主要有圓柱露天錐形發(fā)酵罐發(fā)酵、連續(xù)發(fā)酵和高濃稀釋發(fā)酵等方式，目前主要采用圓柱露天錐形發(fā)酵罐發(fā)酵。啤酒釀造的原料為大麥釀造用水酒花酵母以及淀粉質(zhì)輔助原料(玉米大米大麥小麥等)和糖類輔助原料等。其生產(chǎn)大致可分為麥芽制造啤酒釀造啤酒灌裝3個(gè)主要過(guò)程?，F(xiàn)在啤酒生產(chǎn)的方法主要有七種，分別是：（1）濃醪發(fā)酵1967年開始應(yīng)用于生產(chǎn)。是采用高濃度麥汁進(jìn)行發(fā)酵然後再稀釋成規(guī)定濃度成品啤酒的方法。它可在不增加或少增加生產(chǎn)設(shè)備的條件下提高產(chǎn)量。原麥汁濃度一般為16P左右。（2）快速發(fā)酵通過(guò)控制發(fā)酵條件在保持原有風(fēng)味的基礎(chǔ)上縮短發(fā)酵周期提高設(shè)備利用率增加產(chǎn)量?？焖侔l(fā)酵法工藝控制條件為在發(fā)酵過(guò)程某階段提高溫度增加酵母接種量進(jìn)行攪拌。（3）連續(xù)發(fā)酵1906年已有啤酒連續(xù)發(fā)酵的方案但直到1967年才得到工業(yè)化的應(yīng)用。主要應(yīng)用國(guó)家有新西蘭英國(guó)等。由于菌種易變異和雜菌的污染以及啤酒的風(fēng)味等問(wèn)題使啤酒連續(xù)發(fā)酵工藝的推廣受到限制。（4）圓柱圓錐露天發(fā)酵罐目前最常用的啤酒生產(chǎn)方法，1966年起開始應(yīng)用于生產(chǎn)。其主要優(yōu)點(diǎn)為可縮短發(fā)酵周期節(jié)約投資回收CO2和酵母簡(jiǎn)便有利于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。目前單罐容積在600Kl的已很普遍材質(zhì)一般為不銹鋼。（5）純生啤酒的開發(fā)隨著除菌過(guò)濾無(wú)菌包裝技術(shù)的成功自70年代開始開發(fā)了不經(jīng)巴氏殺菌而能長(zhǎng)期保存的純生啤酒。由于口味好很受消費(fèi)者歡迎。目前有的國(guó)家純生啤酒已占整個(gè)啤酒產(chǎn)量的50。（6）低醇無(wú)醇啤酒的開發(fā)為汽車司機(jī)婦女兒童和老年人飲用的一種清涼飲料。它的特點(diǎn)是酒精含量低。無(wú)醇啤酒酒精含量一般在0.51泡沫豐富口味淡爽有較好的酒花香味保持了啤酒的特色。（7）固定化酵母生產(chǎn)啤酒的研究70年代開始研究目的在于大幅度縮短發(fā)酵周期。實(shí)質(zhì)上是為了克服菌種變異雜菌污染問(wèn)題而且是更為快速的連續(xù)發(fā)酵工藝。已取得的成果為前發(fā)酵由傳統(tǒng)法的510日縮短為1日可連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行3個(gè)月。其中，圓柱露天錐形發(fā)酵罐發(fā)酵是目前世界上最常用的發(fā)酵方法，該發(fā)酵方法的罐主體呈圓柱形，罐頂為圓弧狀，底部為圓錐形，具有相當(dāng)?shù)母叨龋ǜ叨却笥谥睆剑?，罐體設(shè)有冷卻和保溫裝置，為全封閉發(fā)酵罐。圓柱錐形發(fā)酵罐既適用于下面發(fā)酵，也適用于上面發(fā)酵，加工十分方便。德國(guó)釀造師發(fā)明的立式圓柱錐形發(fā)酵罐由于其諸多方面的優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)過(guò)不斷改進(jìn)和發(fā)展，逐步在全世界得到推廣和使用。我國(guó)自20世紀(jì)70年代中期，開始采用這種方法，目前國(guó)內(nèi)啤酒生產(chǎn)幾乎全部采用此發(fā)酵法。啤酒發(fā)酵的工藝參數(shù)包括：（1）發(fā)酵周期，由產(chǎn)品類型、質(zhì)量要求、酵母性能、接種量、發(fā)酵溫度、季節(jié)等確定，一般1224天。（2）酵母接種量，一般根據(jù)酵母性能、代數(shù)、衰老情況、產(chǎn)品類型等決定。（3）發(fā)酵最高溫度和雙乙酰還原溫度，啤酒旺盛發(fā)酵時(shí)的溫度稱為發(fā)酵最高溫度，雙乙酰還原溫度是指旺盛發(fā)酵結(jié)束后啤酒后熟階段（主要是消除雙乙酰）時(shí)的溫度，一般雙乙酰還原溫度等于或高于發(fā)酵溫度，這樣既能保證啤酒質(zhì)量又利于縮短發(fā)酵周期。（4）罐壓，根據(jù)產(chǎn)品類型、麥汁濃度、發(fā)酵溫度和酵母菌種等的不同確定。（5）滿罐時(shí)間，從第一批麥汁進(jìn)罐到最后一批麥汁進(jìn)罐所需時(shí)間稱為滿罐時(shí)間。（6）發(fā)酵度，可分為低發(fā)酵度、中發(fā)酵度、高發(fā)酵度和超高發(fā)酵度。影響因素：在發(fā)酵的過(guò)程中，如果酵母緊缺的話還可以在雙乙酰還原后期進(jìn)行一步酵母菌的回收操作。在發(fā)酵的過(guò)程當(dāng)中，啤酒酵母所起到的作用是不可替代的，同時(shí)，研究新型的啤酒酵母之后應(yīng)用于實(shí)踐，對(duì)工業(yè)生產(chǎn)啤酒將有十分巨大的作用，所以，對(duì)新型啤酒酵母的發(fā)展也是在啤酒發(fā)酵研究當(dāng)中所不可缺少的。在啤酒發(fā)酵過(guò)程中，乙醇脫氫酶是釀酒的一種阻礙酶，敲出編碼它的基因可以是釀酒成品量獲得提高，在敲出了sfa1基因后，可以獲得乙醇合成量得到提高的基因突變株。突變株的乙醇產(chǎn)率可以提高8%。破壞啤酒酵母工業(yè)菌株YSF31的adh2基因，在其基因位點(diǎn)插入來(lái)源于YSF31的GSH1基因和銅抗性篩選標(biāo)記CUP1基因。通過(guò)銅抗性篩選轉(zhuǎn)化子，經(jīng)PCR和乙醇脫氫酶活性測(cè)定，可獲得一種啤酒酵母工程菌，實(shí)驗(yàn)表明，自克隆菌株乙醇脫氫酶活性是受體菌的65%，谷胱甘肽含量比受體菌高34%，其他發(fā)酵指標(biāo)沒(méi)有明顯變化，這一技術(shù)有十分重要的應(yīng)用價(jià)值?？梢詤⒖甲鳛槠【漆勗炀?。將啤酒酵母的ECM25基因進(jìn)行敲除，在有氧條件下GSH分泌量在對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期比原菌高21%（11度時(shí)）和15%（28度時(shí)），同時(shí)，在錐形瓶中連續(xù)發(fā)酵后，轉(zhuǎn)化菌成品酒中GSH含量分別提高32%和14%，其它常規(guī)指標(biāo)沒(méi)有明顯的差別，說(shuō)明這是一種有抗老化能力的優(yōu)良啤酒酵母菌種，可以提高啤酒風(fēng)味的穩(wěn)定性。二氧化硫在啤酒中具有抗氧化的功能，所以控制其產(chǎn)量對(duì)降低啤酒的氧化作用，提高啤酒的風(fēng)味就有十分重要的作用，通過(guò)克隆MET14基因，重組表達(dá)質(zhì)粒在啤酒工業(yè)酵母中表達(dá)，產(chǎn)生高二氧化硫產(chǎn)量啤酒酵母工業(yè)菌株，對(duì)構(gòu)建新型優(yōu)良啤酒酵母工程菌有十分重大的意義。雙乙酰是啤酒中的重要風(fēng)味物質(zhì)，它的形成與消除是啤酒風(fēng)味成熟的重要限速步驟。通過(guò)基因工程手段修飾異亮氨酸-結(jié)氨酸生物合成途徑，可以降低雙乙酰的形成，從而構(gòu)建出一種新型的啤酒酵母菌種。在工業(yè)控制領(lǐng)域中，相當(dāng)廣泛的生產(chǎn)過(guò)程和生產(chǎn)設(shè)備，都具有強(qiáng)關(guān)聯(lián)的多輸入多輸出系統(tǒng)，對(duì)這類被控對(duì)象，多變量頻域技術(shù)是一種實(shí)用有效的設(shè)計(jì)方法，但有些實(shí)際系統(tǒng)，由于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)等因素，往往限制了空置量的取值范圍，影響了控制效果，為解決這一問(wèn)題，在系統(tǒng)解耦之后，對(duì)控制量進(jìn)行約束優(yōu)化調(diào)節(jié)，用于對(duì)啤酒溫度的控制調(diào)節(jié)。啤酒發(fā)酵溫度的多變量控制及在控制量受約束情況下的優(yōu)化調(diào)節(jié)等系統(tǒng)可靠性高，適應(yīng)性強(qiáng)，提高了啤酒的質(zhì)量和產(chǎn)量，降低了耗能。啤酒種類：市場(chǎng)上的啤酒種類繁多，有生啤酒、熟啤酒、干啤酒、無(wú)醇啤酒等等。這些啤酒的成分不同，因?yàn)槿说捏w質(zhì)也有所不同，所以喝啤酒要因人而異。你可根據(jù)個(gè)人的身體狀況，有選擇的飲用，那會(huì)對(duì)你的身體更加有益。生啤酒：比較適于瘦人飲用，生啤酒(即鮮啤酒)是沒(méi)有經(jīng)過(guò)巴氏殺菌的啤酒。生啤酒中的鮮酵母可以促進(jìn)胃液分解，增進(jìn)食欲，加強(qiáng)消化，增加營(yíng)養(yǎng)，對(duì)瘦人增強(qiáng)體質(zhì)、增加體重也是有好處的。熟啤酒：經(jīng)過(guò)巴氏殺菌后的啤酒就成了熟啤酒，因?yàn)榫浦械慕湍敢驯患訙貧⑺?，不?huì)繼續(xù)發(fā)酵，穩(wěn)定性較好，不會(huì)在胃中繼續(xù)繁殖，所以胖人飲用較為適宜。低醇啤酒：低醇啤酒利用特制的工藝令酵母不發(fā)酵糖，只產(chǎn)生香氣物質(zhì)，除了酒精，啤酒的各種特性都具備，滋味、口感都很好。適合于從事特種工作的人飲用，如駕駛員、演員等。無(wú)醇啤酒：普通的啤酒酒精度是3.5左右，無(wú)醇啤酒一般酒精度控制在1以下，不是說(shuō)一點(diǎn)酒精含量都沒(méi)有。這類啤酒屬于低度啤酒，所以很適于婦女、兒童和老弱病殘者飲用。干啤酒：這種啤酒源于葡萄酒，酒中所含的糖的濃度不同，把糖降到一定的濃度之下，就叫干啤酒。適合怕發(fā)胖和有糖尿病的病人飲用。啤酒槽的利用：一、啤酒糟 啤酒糟從根本上講算不上是酒糟，因?yàn)樗瞧【茝S麥芽進(jìn)行糖化工藝，過(guò)濾后直接得到的濾渣，而不是經(jīng)過(guò)發(fā)酵處理的糟，因此遭受的破壞程度最輕，營(yíng)養(yǎng)成分相對(duì)也比較豐富，但也正因?yàn)槿绱?，也很容易變質(zhì)酸敗，所以，要盡量縮短啤酒糟的運(yùn)輸和儲(chǔ)存時(shí)間。有可能的話盡量只用當(dāng)天出廠的的啤酒糟來(lái)進(jìn)行發(fā)酵處理(有條件的最好是先進(jìn)行粉碎處理,再降解處理，效果極好)。具體操作如下：酒糟與玉米粉（谷粉、高粱粉、麥麩、薯粉均可以）按八比二的比例，農(nóng)富康飼料發(fā)酵劑的添加比例為1-2，混合攪拌均勻，控制含水量在60%左右最好（即用手抓一把成團(tuán)，有水從手指間印出，但不滴出為度），混合后裝入大缸或池中用力壓緊壓實(shí)后，用塑料薄膜壓邊密封，也可以直接裝入密封塑料袋中將口扎緊。密封發(fā)酵三天即可飼喂B。 二、白酒糟 白酒糟一般是用高梁、玉米、大麥等幾種純糧發(fā)酵而成，為淡褐色，具有令人舒適的發(fā)酵谷物的味道，略具烤香及麥芽味，白酒糟相對(duì)啤酒糟來(lái)說(shuō)儲(chǔ)存時(shí)間要稍長(zhǎng)一點(diǎn)。但也不宜存放時(shí)間過(guò)長(zhǎng)后在發(fā)酵，也要選著盡可能新鮮的來(lái)發(fā)酵。具體的操作方式基本可以參照啤酒糟的發(fā)酵方式。 三、不新鮮酒糟 在發(fā)酵酒糟過(guò)程中不可避免的會(huì)遇到不新鮮酒糟的情況，由于裸露在空氣中時(shí)間較長(zhǎng)產(chǎn)生了一些霉菌，再加上酸味加重，直接發(fā)酵很難達(dá)到較好的效果，因此要求對(duì)其進(jìn)行先烘干（或曬干）后才再進(jìn)行發(fā)酵，最好是曬干后再進(jìn)行粉碎，便成了酒糟粉，處理就更加方便。具體操作如下：酒糟與玉米粉（谷粉、高粱粉、麥麩、薯粉均可以）按七比三的比例，農(nóng)富康飼料發(fā)酵劑的添加比例為3-4，混合攪拌均勻，控制含水量在60%左右最好（即用手抓一把成團(tuán)，有水從手指間印出，但不滴出為度），混合后裝入大缸或池中用力壓緊壓實(shí)后，用塑料薄膜壓邊密封，也可以直接裝入密封塑料袋中將口扎緊。密封發(fā)酵三天即可飼喂。 發(fā)酵后的酒糟如果因?yàn)槟撤N原因要長(zhǎng)期保存，發(fā)酵后的酒糟物料則要密封嚴(yán)格，并壓緊壓實(shí)處理，盡量排出包裝袋中的空氣，這樣基本上可以存放半年左右。在現(xiàn)今的社會(huì)之中，啤酒被人們所廣泛接受，在炎炎夏日既享受了啤酒帶給我們的清涼舒爽，又體會(huì)了啤酒給我們的身體帶來(lái)的健康滋養(yǎng)。如何讓啤酒對(duì)人類健康有所幫助，將啤酒變的更加具有風(fēng)味和便于生產(chǎn)等等工業(yè)方面的難題，都在等著人們?nèi)ヒ徊讲降陌l(fā)掘，在研究生產(chǎn)方法和新型菌株構(gòu)建方面，這是不可缺少的，所以，在以后這方面技術(shù)將得到更大的發(fā)展。參考文獻(xiàn)1、侯植悌，露天錐形發(fā)酵罐淺談，釀酒，1986（04）2、Dequin S. 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