啤酒發(fā)酵工藝及設(shè)備

1、第四章第四章 厭氧發(fā)酵工藝及設(shè)備厭氧發(fā)酵工藝及設(shè)備第三節(jié)第三節(jié) 啤酒發(fā)酵啤酒發(fā)酵http:/ 論 啤酒生產(chǎn)的主要原料啤酒生產(chǎn)的主要原料?啤酒生產(chǎn)的主要工藝過程啤酒生產(chǎn)的主要工藝過程?啤酒生產(chǎn)的核心技術(shù)啤酒生產(chǎn)的核心技術(shù)?一、概述麥芽制造啤酒生產(chǎn)啤酒生產(chǎn)啤酒釀造啤酒釀造麥芽汁制造啤酒發(fā)酵啤酒過濾罐裝前發(fā)酵后發(fā)酵二、啤酒生產(chǎn)的一般工藝流程 （一）、麥芽制造（一）、麥芽制造 原大麥預(yù)處理（清洗、分級）浸麥發(fā)芽干燥貯藏成品麥芽 （二）、啤酒釀造（二）、啤酒釀造輔料（大米）粉碎糊化 酒花 菌種 并醪 麥芽粉粹糖化過濾煮沸回旋沉淀麥汁冷卻充氧發(fā)酵啤酒過濾包裝成品啤酒啤酒釀造的工藝流程圖 1. 麥芽汁制造2

2、. 啤酒發(fā)酵3. 啤酒的過濾罐裝3. 啤酒的過濾罐裝濾餅濾液濾漿H圖6-5 水平葉式硅藻土過濾機垂直槽垂直濾葉型3. 啤酒的過濾罐裝3. 啤酒的過濾罐裝3. 啤酒的過濾罐裝三、傳統(tǒng)啤酒發(fā)酵（一）、傳統(tǒng)啤酒發(fā)酵工藝傳統(tǒng)的下面發(fā)酵，采用“低溫主發(fā)酵-低溫后熟”工藝。 主發(fā)酵一般在密閉或敞口的主發(fā)酵池（槽）中進行，后發(fā)酵在密閉的臥式發(fā)酵罐內(nèi)進行。1.傳統(tǒng)啤酒下面發(fā)酵的工藝特點 （1）主發(fā)酵溫度比較低；（2）主發(fā)酵結(jié)束時，大部分酵母沉降在發(fā)酵容器底部；（3）后發(fā)酵和貯酒期較長，酒液澄清良好。2.傳統(tǒng)啤酒下面發(fā)酵的工藝流程（1）麥汁接種 麥汁在接種前通足夠的氧氣； 接種溫度6-7 ； 接種量達(dá)到2-31

3、07個/毫升。 酵母繁殖20h左右，將增殖槽中的麥汁泵入發(fā)酵槽內(nèi)，進行厭氧發(fā)酵。 發(fā)酵23天左右，溫度升至發(fā)酵的最高溫度，進行冷卻，先維持最高溫度23天。以后控制發(fā)酵溫度逐步回落，主酵結(jié)束時，發(fā)酵液溫度控制在4.04.5。 主發(fā)酵最后一天急劇冷卻，使大部分酵母沉降槽底，然后將發(fā)酵液送至貯酒罐進行后發(fā)酵。（2）主發(fā)酵一般工藝過程主發(fā)酵過程的現(xiàn)象和要求 起泡期入主發(fā)酵池45h后，在麥汁表面逐漸出現(xiàn)更多的泡沫，泡沫潔白細(xì)膩，厚而緊密，如花菜狀。 此時發(fā)酵液溫度每天上升0.50.8，每天降糖0.30.5P，維持時間12天，不需人工降溫。高泡期發(fā)酵后23天，泡沫增高，形成隆起，高達(dá)2530cm，。 此時

4、為發(fā)酵旺盛期，需要人工降溫，但是不能太劇烈，以免酵母過早沉淀，影響發(fā)酵。 主發(fā)酵過程的現(xiàn)象和要求 落泡期發(fā)酵5天以后，發(fā)酵力逐漸減弱，二氧化碳?xì)馀轀p少，泡沫回縮。 此時應(yīng)控制液溫每天下降0.5左右，每天降糖0.50.8P，落泡期維持2天左右。泡蓋形成期發(fā)酵78天后，泡沫回縮，形成泡蓋。 此時應(yīng)大幅度降溫，使酵母沉淀。（3）下酒和后發(fā)酵 主發(fā)酵結(jié)束后的發(fā)酵液稱嫩啤酒。 后發(fā)酵的目的：殘?zhí)抢^續(xù)發(fā)酵；促進啤酒風(fēng)味成熟；增加CO2的溶解量；促進啤酒的澄清。后發(fā)酵的工藝要求和操作 下酒 將嫩啤酒輸送到貯酒罐的操作稱下酒。多用下面下酒法。貯酒罐可一次裝滿，也可分2、3次裝滿。后發(fā)酵的工藝要求和操作 密封升

5、壓 下酒滿桶后，正常情況下敞口發(fā)酵23天，以排除啤酒中的生青味物質(zhì)。以后封罐，罐內(nèi)二氧化碳?xì)鈮褐鸩缴仙?，壓力達(dá)到5080kPa時保壓，讓酒中的二氧化碳逐步飽和。后發(fā)酵的工藝要求和操作 溫度控制 后發(fā)酵多控制先高后低的貯酒溫度。前期控制35，而后逐步降溫至-11。后發(fā)酵時間 貯酒期的控制 酒齡：從封罐開始到酒成熟的天數(shù)。傳統(tǒng)：6090d，改進后縮短1530d。 影響因素：酒的成熟度、保質(zhì)期、酵母、貯酒罐的特點等。后處理后酵和貯酒期間采取的工藝措施可添加一些添加劑等操作，以達(dá)到改善啤酒質(zhì)量、加速啤酒成熟的目的。高溫雙乙酰還原后快速冷卻法單寧、蛋白質(zhì)澄清法酶制劑法：蛋白酶、果膠酶、葡聚糖酶等吸附多酚

6、法：聚酰胺樹脂、聚乙烯吡咯烷酮等還原劑法：VC、SO2類物質(zhì)人工充CO2添加酒花油、異酸法添加Zn2、低聚糖、藻酸酯法等。其他方法：后酵的CO2洗滌法、后發(fā)酵循環(huán)冷處理法等。（4）酵母的回收與保存 發(fā)酵池底部的酵母分三層：上層由落下的泡蓋和最后沉下來的酵母；中層為核心酵母；下層為酒花樹脂、凝固物等顆粒。 酵母的回收：采用酵母篩回收酵母，用于下一鍋麥汁接種。 酵母保存：低溫保存于酵母盆中。（二）、啤酒發(fā)酵設(shè)備 近年來，啤酒發(fā)酵設(shè)備向大型、室外、聯(lián)合的方向發(fā)展，迄今為止，使用的大型發(fā)酵罐容量已達(dá)1500噸。 大型化的目的是： (1) 由于大型化，使啤酒質(zhì)量均一化； (2) 由于啤酒生產(chǎn)的罐數(shù)減少，

7、使生產(chǎn)合理化，降低了主要設(shè)備的投資。 （1）發(fā)酵容器材料的變化。（2）開放式發(fā)酵容器向密閉式轉(zhuǎn)變。啤酒發(fā)酵容器的變遷過程 （3）密閉容器的演變。開放式長方形容器上面加弓形蓋子的密閉發(fā)酵槽鋼板、不銹鋼或鋁制的臥式圓筒形發(fā)酵罐立式圓筒體錐底發(fā)酵罐。 目前使用的大型發(fā)酵罐主要是立式罐，如奈坦罐、聯(lián)合罐、朝日罐等。1. 前發(fā)酵設(shè)備 傳統(tǒng)的前發(fā)酵槽均置于發(fā)酵室內(nèi)，發(fā)酵槽大部分為開口式。 （1）材料：鋼板；鋼筋混凝土； 用磚砌、外面抹水泥 （2）形式： 長方形； 正方形（3）特點 前發(fā)酵槽的底略有傾斜，利于廢水排出 離槽底10-15cm處，伸出有嫩啤酒放出管 為了維持發(fā)酵槽內(nèi)醪液的低溫，在槽中裝有冷卻蛇管

8、或排管。 注意CO2的排放，防止中毒密閉式發(fā)酵槽 優(yōu)點 （1） 可回收二氧化碳 （2） 減少前發(fā)酵室內(nèi)通風(fēng)換氣的耗冷量 （3） 減少雜菌污染機會。 組成 在槽內(nèi)裝置冷卻蛇管 在發(fā)酵室內(nèi)配置冷卻供排風(fēng)系統(tǒng)， 或采用空調(diào)裝置，使室內(nèi)維持工藝所要求的溫度和濕度。2. 后發(fā)酵設(shè)備 主要完成嫩啤酒的繼續(xù)發(fā)酵，并飽和二氧化碳，促進啤酒的穩(wěn)定、澄清和成熟。 根據(jù)工藝要求，貯酒室內(nèi)要維持比前發(fā)酵室更低的溫度，一般要求0-2，特殊產(chǎn)品要求達(dá)到-2左右。 后發(fā)酵過程殘?zhí)禽^低，發(fā)酵溫和，故槽內(nèi)一般無須再裝置冷卻蛇管。 后發(fā)酵槽是金屬的圓筒形密閉容器，有臥式和立式兩種。工廠大多數(shù)采用臥式。 發(fā)酵過程中需飽和CO2，后

9、發(fā)酵槽應(yīng)制成耐壓0.1-0.2MPa表壓的容器。 后發(fā)酵槽槽身裝有人孔、取樣閥、進出啤酒接管、排出二氧化碳接管、壓縮空氣接管、溫度計、壓力表和安全閥等附屬裝置。四、現(xiàn)代大罐啤酒發(fā)酵（一）圓柱錐底發(fā)酵罐 圓柱錐底立式發(fā)酵罐(簡稱錐形罐)，已廣泛用于上面或下面發(fā)酵啤酒生產(chǎn)。 錐形罐可單獨用于前發(fā)酵或后發(fā)酵，還可以將前、后發(fā)酵合并在該罐進行(一罐法)。 這種設(shè)備的優(yōu)點：在于能縮短發(fā)酵時間，而且具有生產(chǎn)上的靈活性，故能適合于生產(chǎn)各種類型啤酒的要求。 錐形罐主要部件有罐體、冷卻夾套、保壓裝置、保溫層、錐底人孔、取樣閥、感溫探頭、CIP清洗系統(tǒng)、檢測裝置以及管路等。設(shè)備特點 這種設(shè)備一般置于室外。 已滅菌

10、的新鮮麥汁與酵母由底部進入罐內(nèi)； 發(fā)酵最旺盛時，使用全部冷卻夾套，維持適宜的發(fā)酵溫度。冷媒多采用乙二醇或酒精溶液，也可使用氨(直接蒸發(fā))作冷媒； CO 2氣體由罐頂排出。 罐身和罐蓋上均裝有人孔，罐頂裝有壓力表、安全閥和玻璃視鏡。 在罐底裝有凈化的CO2充氣管。 罐身裝有取樣管和溫度計接管。 設(shè)備外部包扎良好的保溫層，以減少冷量損耗。 優(yōu)點： （1）是能耗低，采用的管徑小，生產(chǎn)費用可以降低。 （2）最終沉積在錐底的酵母，可打開錐底閥門，把酵母排出罐外，部分酵母留作下次待用。 大型發(fā)酵罐的設(shè)計 罐的耐壓要求 熱交換 內(nèi)部清洗 罐的耐壓要求 考慮CO2的回收。就必須使罐內(nèi)的CO2維持一定的壓力，所

11、以大罐就成為一個耐壓罐，就有必要設(shè)立安全閥。 罐的工作壓力根據(jù)其不同的發(fā)酵工藝而有所不同。若作為前酵和貯酒兩用，就應(yīng)以貯酒時CO2含量為依據(jù)，所需的耐壓程度要稍高于單用于前酵的罐。 當(dāng)壓力達(dá)到罐的設(shè)計壓力時，安全閥應(yīng)開始開啟。安全閥最大的工作壓力是設(shè)計壓力加10罐內(nèi)真空 罐內(nèi)真空主要是系列的發(fā)酵罐在密閉條件下轉(zhuǎn)罐或進行內(nèi)部清洗時造成的。 大型發(fā)酵罐放料的速度很快造成一定的負(fù)壓。 罐內(nèi)留存一部分CO2氣體，在進行清洗時，CO2有被除去的可能，所以也可能造成真空。 大型真空發(fā)酵罐應(yīng)設(shè)防止真空的裝置。真空安全閥的作用是允許空氣進入罐內(nèi)，以建立罐內(nèi)外壓力的平衡。罐內(nèi)的對流與熱交換 發(fā)酵罐中發(fā)酵液的對流

12、主要依靠其中CO2的作用。在整個錐形罐的發(fā)酵液中形成一個CO2含量的梯度。 比重較小的發(fā)酵液具有上浮的提升力。而且在發(fā)酵時上升的二氧化碳?xì)馀輰χ車囊后w具有一種拖曳力。 由于拖曳力和提升力結(jié)合后所造成的氣體攪拌作用，使罐的內(nèi)容物得到循環(huán)，促進了發(fā)酵液的混合相熱交換。 冷卻操作時啤酒溫度的變化也會引起罐的內(nèi)容物的對流循環(huán)。CIP清洗系統(tǒng) 啤酒發(fā)酵罐的容量正在逐步增大，這類發(fā)酵罐大部分安裝在室外，原來的清洗方法已不適用，必須采用自動化的噴洗裝置。 采用較多的是CIP清洗系統(tǒng)。 所謂CIP系統(tǒng)，是clean in place的簡稱，意即內(nèi)部清洗系統(tǒng)。 （二）大罐啤酒發(fā)酵工藝 大罐啤酒發(fā)酵工藝可分為：低溫主發(fā)酵-高溫后熟；高溫發(fā)酵-高溫后熟；帶壓發(fā)酵等。 1.低溫主發(fā)酵-高溫后熟工藝要點 麥汁接種溫度6-7 ，發(fā)酵頂溫9 進行啤酒發(fā)酵； 發(fā)酵度達(dá)到50%左右關(guān)閉冷卻，品溫升至12-13 完成雙乙酰的后熟； 開啟冷卻裝置，-1 貯酒1周。 2.高溫發(fā)酵-高溫后熟工藝要點 麥汁接種溫度8 ，12-14 進行啤酒發(fā)酵； 在高溫下酵母迅速還原雙乙酰； 將