[飲食]啤酒發(fā)酵技術

1、.啤酒發(fā)酵技術1. 錐形罐工作原理與罐體結構 （1）錐形發(fā)酵罐工作原理 錐形罐發(fā)酵法發(fā)酵周期短、發(fā)酵速度快的原因是由于錐形罐內發(fā)酵液的流體力學特性和現(xiàn)代啤酒發(fā)酵技術采用的結果。 接種酵母后，由于酵母的凝聚作用，使得罐底部酵母的細胞密度增大，導致發(fā)酵速度加快，發(fā)酵過程中產生的二氧化碳量增多，同時由于發(fā)酵液的液柱高度產生的靜壓作用，也使二氧化碳含量隨液層變化呈梯度變化（見表4-3-1），因此罐內發(fā)酵液的密度也呈現(xiàn)梯度變化，此外，由于錐形罐體外設有冷卻裝置，可以人為控制發(fā)酵各階段溫度。在靜壓差、發(fā)酵液密度差、二氧化碳的釋放作用以及罐上部降溫產生的溫差（12）這些推動力的作用下，罐內發(fā)酵液產生了強烈的

2、自然對流，增強了酵母與發(fā)酵液的接觸，促進了酵母的代謝，使啤酒發(fā)酵速度大大加快，啤酒發(fā)酵周期顯著縮短。另外，由于提高了接種溫度、啤酒主發(fā)酵溫度、雙乙酰還原溫度和酵母接種量也利于加快酵母的發(fā)酵速度，從而使發(fā)酵能夠快速進行。 （2）錐形發(fā)酵罐基本結構 罐頂部分 罐頂為一圓拱形結構，中央開孔用于放置可拆卸的大直徑法蘭，以安裝CO2和CIP管道及其連接件，罐頂還安裝防真空閥、過壓閥和壓力傳感器等，罐內側裝有洗滌裝置，也安裝有供罐頂操作的平臺和通道。 罐體部分 罐體為圓柱體，是罐的主體部分。發(fā)酵罐的高度取決于圓柱體的直徑與高度。由于罐直徑大耐壓低，一般錐形罐的直徑不超過6m。罐體的加工比罐頂要容易，罐體外

3、部用于安裝冷卻裝置和保溫層，并留一定的位置安裝測溫、測壓元件。罐體部分的冷卻層有各種各樣的形式，如盤管、米勒扳、夾套式，并分成23段，用管道引出與冷卻介質進管相連，冷卻層外覆以聚氨酯發(fā)泡塑料等保溫材料，保溫層外再包一層鋁合金或不銹鋼板，也有使用彩色鋼板作保護層。 圓錐底部分 圓錐底的夾角一般為60º80º，也有90º110º，但這多用于大容量的發(fā)酵罐。發(fā)酵罐的圓錐底高度與夾角有關，夾角越小錐底部分越高。一般罐的錐底高度占總高度的1/4左右，不要超過1/3。圓錐底的外壁應設冷卻層，以冷卻錐底沉淀的酵母。錐底還應安裝進出管道、

4、閥門、視鏡、測溫、測壓得傳感元件等。 此外，罐的直徑與高度比通常為1：21：4，總高度最好不要超過16m，以免引起強烈對流，影響酵母和凝固物的沉降。制罐材料可用不銹鋼或碳鋼，若使用碳鋼，罐內壁必須涂以對啤酒口味沒有影響的且無毒的涂料。發(fā)酵罐工作壓力可根據(jù)罐的工作性質確定，一般發(fā)酵罐的工作壓力控制在0.20.3MPa。罐內壁必須光滑平整，不銹鋼罐內壁要進行拋光處理，碳鋼罐內壁涂料要均勻，無凹凸面，無顆粒狀凸起。 （3）錐形發(fā)酵罐主要尺寸的確定 徑高比 錐形罐呈圓柱錐底形，圓筒體的直徑與高度之比為1：14。一般徑高比越大，發(fā)酵時自然對流越強烈，酵母發(fā)酵速度快，但酵母不容易沉降，啤酒澄清困難。一般直

5、徑與麥汁液位總高度之比應為1：2，直徑與柱形部分麥汁高度之比應為1：11.5。 罐容量 罐容量越大，麥汁滿罐時間越長，發(fā)酵增殖次數(shù)多、時間長，會造成雙乙酰前驅物質形成量增大，雙乙酰產生量大、還原時間長。此外，還會造成出酒、清洗、重新進麥汁等非生產時間延長，且用冷高峰期峰值高，造成供冷緊張。由于二氧化碳的釋放和泡沫的產生，罐有效容積一般為罐總量的80%左右。 錐角 一般在60°90°之間， 常用60°75°（不銹鋼罐常用錐角60°，內有涂料的鋼罐錐角為75°），以利于酵母的沉降與分離。 冷卻夾套和冷卻面積 錐形發(fā)酵罐冷卻常采用間接冷卻。

6、國內一般采用半圓管、槽鋼、弧形管夾套，或米勒板氏夾套在低溫低壓（3、0.03MPa）下用液態(tài)二次冷媒冷卻，國外多采用換熱片式（爆炸成型）一次性冷媒直接蒸發(fā)式冷卻。一次性冷酶（如液氨蒸發(fā)溫度為34）蒸發(fā)后的壓力為1.0MPa1.2MPa,對夾套耐壓性要求較高。由于啤酒冰點溫度一般為2.02.7,為防止啤酒在罐內局部結冰，冷媒溫度應在3左右。國內常采用20%30%的酒精水溶液，或20%丙二醇水溶液作為冷媒。 根據(jù)罐的容量不同，冷卻可采用二段式或三段式。冷卻面積根據(jù)罐體的材料而定，不銹鋼材料一般為0.350.4m/m發(fā)酵液，碳鋼罐為0.50.62m/m發(fā)酵液。錐底冷卻面積不宜過大，防止貯酒期啤酒的結

7、冰。 隔熱層和防護層 絕熱層材料要求導熱系數(shù)小、體積質量低、吸水少、不易燃等特性。常用絕熱材料有聚酰胺樹脂、自熄式聚苯乙烯塑料、聚氨基甲酸乙酯、膨脹珍珠巖粉和礦渣棉等。絕熱層厚度一般為150200mm。外保護層一般采用0.71.5mm厚的鋁合金板、馬口鐵板或0.50.7mm的不銹鋼板，近來瓦楞型板比較受歡迎。 罐體的耐壓 發(fā)酵產生一定的二氧化碳形成罐頂壓力（罐壓），應設有二氧化碳調節(jié)閥，罐頂設有安全閥。當二氧化碳排出、下酒速度過快、發(fā)酵罐洗滌時二氧化碳溶解等都會造成罐內出現(xiàn)負壓，因此必須安裝真空閥。下酒前要用二氧化碳或壓縮空氣背壓，避免罐內負壓的產生，造成發(fā)酵罐"癟罐"。

8、2錐形罐發(fā)酵工藝 （1）錐形罐發(fā)酵的組合形式 錐形罐發(fā)酵生產工藝組合形式有以下幾種： 發(fā)酵貯酒式 此種方式，兩個罐要求不一樣，耐壓也不同，對于現(xiàn)代釀造來說，此方式意義不大。 發(fā)酵后處理式 即一個罐進行發(fā)酵，另一個罐為后熟處理。對發(fā)酵罐而言，將可發(fā)酵性成分一次完成，基本不保留可發(fā)酵性成分，發(fā)酵產生的CO2全部回收并貯存?zhèn)溆茫缓筠D入后處理罐進行后熟處理。其過程為將發(fā)酵結束的發(fā)酵液經離心分離，去除酵母和冷凝固物，再經薄板換熱器冷卻到貯酒溫度，進行12天的低溫貯存后開始過濾。 發(fā)酵-后調整式 即前一個發(fā)酵罐類似一罐法進行發(fā)酵、貯酒，完成可發(fā)酵性成分的發(fā)酵，回收CO2、回收酵母，進行CO2洗滌，經適當

9、的低溫貯存后，在后調整罐內對色澤、穩(wěn)定性、CO2含量等指標進行調整，再經適當穩(wěn)定后即可開始過濾操作。 （2）發(fā)酵主要工藝參數(shù)的確定 發(fā)酵周期 由產品類型、質量要求、酵母性能、接種量、發(fā)酵溫度、季節(jié)等確定，一般1224天。通常，夏季普通啤酒發(fā)酵周期較短，優(yōu)質啤酒發(fā)酵周期較長，淡季發(fā)酵周期適當延長。 酵母接種量 一般根據(jù)酵母性能、代數(shù)、衰老情況、產品類型等決定。接種量大小由添加酵母后的酵母數(shù)確定。發(fā)酵開始時：1020×10個/ml；發(fā)酵旺盛時：67×10個/ml；排酵母后：68×10個/ml；0左右貯酒時：1.53.5×10個/ml。 發(fā)酵最高溫度和雙乙酰還

10、原溫度 啤酒旺盛發(fā)酵時的溫度稱為發(fā)酵最高溫度，一般啤酒發(fā)酵可分為三種類型：低溫發(fā)酵、中溫發(fā)酵和高溫發(fā)酵。低溫發(fā)酵：旺盛發(fā)酵溫度8左右；中溫發(fā)酵：旺盛發(fā)酵溫度1012；高溫發(fā)酵：旺盛發(fā)酵溫度1518。國內一般發(fā)酵溫度為：912。雙乙酰還原溫度是指旺盛發(fā)酵結束后啤酒后熟階段（主要是消除雙乙酰）時的溫度，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量又利于縮短發(fā)酵周期。發(fā)酵溫度提高，發(fā)酵周期縮短，但代謝副產物量增加將影響啤酒風味且容易染菌；雙乙酰還原溫度增加，啤酒后熟時間縮短，但容易染菌又不利于酵母沉淀和啤酒澄清。溫度低，發(fā)酵周期延長。 罐壓 根據(jù)產品類型、麥汁濃度、發(fā)酵溫度和酵母菌種等

11、的不同確定。一般發(fā)酵時最高罐壓控制在0.070.08MPa。一般最高罐壓為發(fā)酵最高溫度值除以100（單位MPa）。采用帶壓發(fā)酵，可以抑制酵母的增殖，減少由于升溫所造成的代謝副產物過多的現(xiàn)象，防止產生過量的高級醇、酯類，同時有利于雙乙酰的還原，并可以保證酒中二氧化碳的含量。啤酒中CO2含量和罐壓、溫度的關系為： CO2（%，m/m）=0.298+0.04p0.008t 其中 p -罐壓（壓力表讀數(shù)）（MPa） t -啤酒品溫（） 滿罐時間 從第一批麥汁進罐到最后一批麥汁進罐所需時間稱為滿罐時間。滿罐時間長，酵母增殖量大，產生代謝副產物-乙酰乳酸多，雙乙酰峰值高，一般在1224h，最好在20h以內

12、。 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。對于淡色啤酒發(fā)酵度的劃分為：低發(fā)酵度啤酒，其真正發(fā)酵度48%56%；中發(fā)酵度啤酒，其真正發(fā)酵度59%63%；高發(fā)酵度啤酒，其真正發(fā)酵度65%以上，超高發(fā)酵度啤酒（干啤酒）其真正發(fā)酵度在75%以上。目前國內比較流行發(fā)酵度較高的淡爽性啤酒。 （4）錐形發(fā)酵罐工藝要求 應有效的控制原料質量和糖化效果，每批次麥汁組成應均勻，如果各批麥汁組成相差太大，將會影響到酵母的繁殖與發(fā)酵。如10ºP麥汁成分要求為：濃度%（m/m）10±0.2，色度（EBC單位）5.08.0，pH5.4±0.2，-氨基氮（mg/L）1

13、40180。 大罐的容量應與每次糖化的冷麥汁量以及每天的糖化次數(shù)相適應，要求在16h內裝滿一罐，最多不能超過24h，進罐冷麥汁對熱凝固物要盡量去除，如能盡量分離冷凝固物則更好。 冷麥汁的溫度控制要考慮每次麥汁進罐的時間間隔和滿罐的次數(shù)，如果間隔時間長次數(shù)多，可以考慮逐批提高麥汁的溫度，也可以考慮前一、二批不加酵母，之后的幾批將全量酵母按一定比例加入，添加比例由小到大，但應注意避免麥汁染菌。也有采用前幾批麥汁添加酵母，最后一批麥汁不加酵母的辦法。 冷麥汁溶解氧的控制可以根據(jù)酵母添加量和酵母繁殖情況而定，一般要求每批冷麥汁應按要求充氧，混合冷麥汁溶解氧不低于8mg/L。 控制發(fā)酵溫度應保持相對穩(wěn)定

14、，避免忽高忽低。溫度控制以采用自動控制為好。 應盡量進行CO2回收，以便于進行CO2洗滌、補充酒中CO2和以CO2背壓等。 發(fā)酵罐最好采用不銹鋼材料制作，以便于清洗和殺菌，當使用碳鋼制作發(fā)酵罐時，應保持涂料層的均勻與牢固，不能出現(xiàn)表面凹凸不平的現(xiàn)象，使用過程中涂料不能脫落。發(fā)酵罐要裝有高壓噴洗裝置，噴洗壓力應控制在0.390.49MPa或更高。 （5）操作步驟（一罐法發(fā)酵） 接種 選擇已培養(yǎng)好的0代酵母或生產中發(fā)酵降糖正常，雙乙酰還原快、微生物指標合格的發(fā)酵罐酵母作為種子，后者可采用罐罐的方式進行串種。接種量以滿罐后酵母數(shù)在（1.21.5）×10個/ml為準。 滿罐時間 正常情況下，要求滿罐時間不超過24h，擴培時可根據(jù)啟發(fā)情況而定。滿罐后每隔1天排放一次冷凝固物，共排3次。 主發(fā)酵 溫度10，普通酒10±0.5,優(yōu)質酒9±0.5，旺季可以升高0.5。當外觀糖度降至3.8%4.2%時可封罐升壓。發(fā)酵罐