啤酒生產(chǎn)技術(shù)應(yīng)用之啤酒發(fā)酵

1、啤酒生產(chǎn)技術(shù)應(yīng)用之啤酒發(fā)酵一、啤酒酵母的類型和種類發(fā)酵類型：分為上面酵母與下面酵母凝聚性：分為凝聚性酵母與粉狀酵母。上面酵母與下面酵母主要區(qū)別下面酵母發(fā)酵啤酒下面酵母發(fā)酵法雖出現(xiàn)較晚，但較上面酵母更盛行。世界上多數(shù)國(guó)家采用下面酵母發(fā)酵啤酒，我國(guó)也是全部采用下面酵母發(fā)酵啤酒。二、啤酒酵母的主要特性要求啤酒工廠使用的啤酒酵母是由野生酵母經(jīng)有系統(tǒng)的長(zhǎng)期馴養(yǎng)，經(jīng)反復(fù)使用和考驗(yàn)，具有正常生理狀態(tài)和特性，適合啤酒生產(chǎn)要求的培養(yǎng)酵母。對(duì)啤酒酵母的基本要求是：發(fā)酵力高，凝聚力強(qiáng)、沉降緩慢而徹底，繁殖能力適當(dāng)，生理性能穩(wěn)定，釀制出的啤酒風(fēng)味好。啤酒酵母的主要特性要求1.細(xì)胞和菌落形態(tài) 不同菌株的啤酒酵母有著不同

2、的形態(tài)。優(yōu)良健壯的啤酒酵母細(xì)胞，具有均勻的形狀和大小，平滑而薄的細(xì)胞膜，細(xì)胞質(zhì)透明均一。啤酒酵母在麥芽汁固體培養(yǎng)基上菌落呈乳白色至微黃褐色，表面光滑但無(wú)光澤，邊緣整齊或呈波狀。2.主要的生理特性要求 (1)凝聚性凝聚性不同，酵母的沉降速度不同，發(fā)酵度也有差異。啤酒生產(chǎn)一般選擇凝聚性比較強(qiáng)的酵母。(2)發(fā)酵度反應(yīng)酵母對(duì)麥芽汁中各種糖的利用情況，正常的啤酒酵母能發(fā)酵葡萄糖、果糖、蔗糖、麥芽糖和麥芽三糖等。一般啤酒酵母的真正發(fā)酵度應(yīng)為5068左右。(3)酵母死滅溫度是指一定時(shí)間內(nèi)使酵母死滅的最低溫度，可作為鑒別菌株的內(nèi)容之一。一般啤酒酵母的死滅溫度在5253，若死滅溫度增高，則說(shuō)明酵母變異或污染野生

3、酵母。（4）產(chǎn)孢能力一般啤酒酵母生產(chǎn)菌種都不能產(chǎn)生孢子或產(chǎn)孢能力極弱，而某些野生酵母能很好產(chǎn)孢。根據(jù)此特性，可判別啤酒酵母是否混入野生酵母。 啤酒酵母與野生酵母的主要區(qū)別 5-2、啤酒發(fā)酵機(jī)理一、主要物質(zhì)變化1、糖的變化 在啤酒發(fā)酵過(guò)程中，可發(fā)酵糖約有96%發(fā)酵為乙醇和CO2，是代謝的主產(chǎn)物；2.02.5%轉(zhuǎn)化為其他發(fā)酵副產(chǎn)物；1.52.0%作為碳骨架合成新酵母細(xì)胞。發(fā)酵副產(chǎn)物主要有：甘油、高級(jí)醇、羰基化合物、有機(jī)酸、酯類、硫化合物等。2、含氮物質(zhì)的變化 在正常的發(fā)酵過(guò)程中，麥汁中含氮物約下降1/3，主要是約50%的氨基酸和低分子肽為酵母所同化。酵母分泌出的含氮物的量較少，約為酵母同化氮的1/

4、3。啤酒中殘存含氮物質(zhì)對(duì)啤酒的風(fēng)味有重要影響。含氮物質(zhì)高（450 mgL）的啤酒顯得濃醇，含氮量為300400 mgL的啤酒顯得爽口，含氮物質(zhì)量300 mgL的啤酒則顯得寡淡。3、其他發(fā)酵產(chǎn)物（1）高級(jí)醇類 高級(jí)醇（俗稱雜醇油）是啤酒發(fā)酵代謝產(chǎn)物的主要成分，對(duì)啤酒風(fēng)味有重大影響，超過(guò)一定含量時(shí)有明顯的雜醇味。對(duì)于一般的啤酒，多量的高級(jí)醇是不受歡迎的。啤酒中的絕大多數(shù)高級(jí)醇是在主發(fā)酵期間酵母繁殖過(guò)程中形成的。（2）酯類 啤酒中的酯含量很少，但對(duì)啤酒風(fēng)味影響很大，啤酒含有適量的酯，香味豐滿協(xié)調(diào)，但酯含量過(guò)高，會(huì)使啤酒有不愉快的香味或異香味。酯類大都在主發(fā)酵期間形成。（3）連二酮 連二酮是雙乙酰和2

5、，3-戊二酮的總稱，其中對(duì)啤酒風(fēng)味起主要作用的是雙乙酰。雙乙酰被認(rèn)為是衡量啤酒成熟與否的決定性的指標(biāo)，雙乙酰的味閾值為010.15 mg/L，在啤酒中超過(guò)閾值會(huì)出現(xiàn)餿飯味。淡爽型成熟啤酒，雙乙酰含量以控制在0.1mg/L以下為宜；高檔成熟啤酒最好控制在0.05mg/L以下。影響雙乙酰生成的因素菌種還原能力：強(qiáng)壯幼、衰老、營(yíng)養(yǎng)不良、代數(shù)多者。麥汁成分中AA的種類和含量：-氨基N或Val，-乙酰乳酸生成，雙乙酰。巴氏滅菌前-乙酰乳酸的含量：，則高溫殺菌時(shí)，雙乙酰染菌酵母自溶雙乙酰的控制與消除方法菌種雙乙酰產(chǎn)量低者；提高接種量，還原期7106個(gè)/100ml。麥汁成分-氨基N：180200mg/L，并

6、有適宜的Val含量。溶解O269mg/L，鋅0.150.20mg/L。釀造用水：殘余堿度1.78mmol。還原溫度：適當(dāng)提高。控制酵母增殖外加-乙酰乳酸脫羧酶使發(fā)酵液中的-乙酰乳酸乙偶姻 （4）硫化物 揮發(fā)性硫化物對(duì)啤酒風(fēng)味有重大影響，這些成分主要有硫化氫、二甲基硫、甲基和乙基硫醇、二氧化硫等。其中硫化氫、二甲基硫?qū)ζ【骑L(fēng)味的影響最大。啤酒中的揮發(fā)性硫化氫大都是在發(fā)酵過(guò)程中形成的。啤酒中的硫化氫應(yīng)控制在010g/L的范圍內(nèi)；啤酒中二甲基硫濃度超過(guò)100g/L時(shí)，啤酒就會(huì)出現(xiàn)硫磺臭味。（5）乙醛 乙醛是啤酒發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的主要醛類，乙醛是酵母代謝的中間產(chǎn)物。當(dāng)啤酒中乙醛濃度在10mg/L以上時(shí)，

7、則有不成熟的口感、腐敗性氣味；當(dāng)乙醛濃度超過(guò)25mg/L，則有強(qiáng)烈的刺激性辛辣感。成熟啤酒的乙醛正常含量一般10mg/L。4、苦味物質(zhì) 發(fā)酵過(guò)程中，麥汁中近1/3的苦味物質(zhì)損失掉。主要原因是由酵母細(xì)胞的吸附、發(fā)酵時(shí)間增長(zhǎng)等原因造成的。5、pH值的變化 麥汁發(fā)酵后，pH值降低很快。下面發(fā)酵啤酒，發(fā)酵終了時(shí)，pH值一般為4.24.4。pH值下降主要是由于有機(jī)酸的形成，同時(shí)也由于磷酸鹽緩沖溶液的減少。 二、影響發(fā)酵的主要因素1麥汁成分氨基N、還原糖、鋅等。2發(fā)酵溫度變溫發(fā)酵，指主發(fā)酵階段的最高溫度。一般低溫發(fā)酵。上面：1822，下面：715。低溫發(fā)酵的原因：P231下面發(fā)酵的類型：低溫發(fā)酵（接種67

8、.5，發(fā)酵79）；中溫發(fā)酵（接種89，發(fā)酵1012）；高溫發(fā)酵（接種910，發(fā)酵1315）。淡爽型啤酒多采用較高溫度發(fā)酵。3罐壓，則4pH565代謝產(chǎn)物。一、傳統(tǒng)啤酒發(fā)酵傳統(tǒng)的下面發(fā)酵，分主發(fā)酵和后發(fā)酵兩個(gè)階段。主發(fā)酵一般在密閉或敞口的主發(fā)酵池（槽）中進(jìn)行，后發(fā)酵在密閉的臥式發(fā)酵罐內(nèi)進(jìn)行。53啤酒發(fā)酵技術(shù)傳統(tǒng)啤酒下面發(fā)酵的工藝特點(diǎn) （1）主發(fā)酵溫度比較低，發(fā)酵進(jìn)程緩慢，發(fā)酵代謝副產(chǎn)物較少；（2）主發(fā)酵結(jié)束時(shí)，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(zhǎng)，酒液澄清良好，二氧化碳飽和穩(wěn)定，酒的泡沫細(xì)微，風(fēng)味柔和，保存期較長(zhǎng)。 （一）、主發(fā)酵（以敞口12麥汁發(fā)酵為例） 1.一般工藝過(guò)程 （

9、1）麥汁冷卻至接種溫度（6左右），流入增殖槽，將所需的酵母量（為麥汁量的05（體積分?jǐn)?shù)）左右）加入，混合均勻。通入無(wú)菌空氣，使溶解氧含量在8mg/L左右。（2）酵母經(jīng)繁殖20h左右，待麥汁表面形成一層泡沫時(shí)，將增殖槽中的麥汁泵入發(fā)酵槽內(nèi)，進(jìn)行厭氧發(fā)酵。（3）發(fā)酵23天左右，溫度升至發(fā)酵的最高溫度，進(jìn)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(shí)，發(fā)酵液溫度控制在4.04.5。（4）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(jìn)行后發(fā)酵。2.主發(fā)酵過(guò)程的現(xiàn)象和要求 酵母繁殖期麥芽汁添加酵母816h以后，液面上出現(xiàn)二氧化碳小氣泡，逐漸形成白色、乳脂狀的泡

10、沫，酵母繁殖20 h以后立即進(jìn)入主發(fā)酵池，與增殖槽底部沉淀的雜質(zhì)分離。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，由四周漸漸向中間擴(kuò)散，泡沫潔白細(xì)膩，厚而緊密，如花菜狀，發(fā)酵液中有二氧化碳小氣泡上涌，并將一些析出物帶至液面。此時(shí)發(fā)酵液溫度每天上升0.50.8，每天降糖0.30.5，維持時(shí)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，并因發(fā)酵液內(nèi)酒花樹脂和蛋白質(zhì)-單寧復(fù)合物開始析出而逐漸變?yōu)樽攸S色，此時(shí)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(guò)早沉淀，影響發(fā)酵。高泡期一般維持23天每天降糖1.5左右。落泡期發(fā)酵5天以后，發(fā)酵力逐漸減弱，

11、二氧化碳?xì)馀轀p少，泡沫回縮，酒內(nèi)析出物增加，泡沫變?yōu)樽睾稚?。此時(shí)應(yīng)控制液溫每天下降0.5左右，每天降糖0.50.8，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，應(yīng)即時(shí)撇去泡蓋，以防沉入發(fā)酵液內(nèi)。此時(shí)應(yīng)大幅度降溫，使酵母沉淀。此階段可發(fā)酵性糖已大部分分解，每天降糖0.20.4。（二）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(jìn)啤酒風(fēng)味成熟；增加CO2的溶解量；促進(jìn)啤酒的澄清。后發(fā)酵時(shí)間 淡色啤酒一般貯酒時(shí)間較長(zhǎng)，濃色啤酒貯酒時(shí)間較短；原麥汁濃度高的啤酒較濃度低的啤酒貯酒期長(zhǎng)；低溫貯酒較高溫貯酒的貯酒時(shí)間長(zhǎng)。貯酒期的控制酒齡：從封罐開始到酒成熟的天數(shù)。

12、傳統(tǒng)：6090d，改進(jìn)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(diǎn)等。二、啤酒大型發(fā)酵罐發(fā)酵（一）圓柱錐底發(fā)酵罐1. 特點(diǎn)(1)底部為錐形，便于生產(chǎn)過(guò)程中隨時(shí)排放沉集于罐底的酵母。(2)罐身設(shè)有冷卻裝置，便于發(fā)酵溫度的控制。罐體外設(shè)有保溫裝置，可將罐體置于室外，減少建筑投資，節(jié)省占地面積。 (3)采用密閉發(fā)酵，便于C02洗滌和C02回收；既可做發(fā)酵罐，也可做貯酒罐。 (4)罐內(nèi)發(fā)酵液由于液體高度而產(chǎn)生C02梯度，并通過(guò)冷卻方位的控制，可使發(fā)酵液進(jìn)行自然對(duì)流，罐體越高對(duì)流越強(qiáng)。有利于酵母發(fā)酵能力的提高和發(fā)酵周期的縮短。(5)發(fā)酵罐可采用儀表或微機(jī)控制，操作、管理方便。可采用

13、CIP自動(dòng)清洗系統(tǒng)，清洗方便。(6)設(shè)備容量大，國(guó)內(nèi)采用的罐容一般為100800m3。圓柱錐底發(fā)酵罐的示意圖見(jiàn)圖5-4。圓柱錐底發(fā)酵罐一罐法發(fā)酵工藝 （1）酵母添加 罐容量大，分次追加滿罐。滿罐時(shí)間一般為1224h，最好在20h以內(nèi)。酵母接種量要比傳統(tǒng)發(fā)酵法大些，接種溫度一般控制在滿罐時(shí)較擬定的主發(fā)酵溫度低23。一般邊加麥汁邊加酵母。（2）通風(fēng)供氧 冷麥汁溶解氧的控制可根據(jù)酵母添加量和酵母繁殖情況而定，一般要求混合冷麥汁溶解氧不低于8mgL即可。（3）主發(fā)酵溫度 各廠采用的主發(fā)酵溫度是不一樣的。多數(shù)廠采用低溫（67）接種，前低溫（910）后升溫（1213）的發(fā)酵工藝，主要是為了既不形成過(guò)多的代

14、謝產(chǎn)物，又有利于加速雙乙酰的還原。為了加速發(fā)酵，縮短酒齡，國(guó)際上有提高發(fā)酵溫度的傾向。 （4）雙乙酰還原 雙乙酰還原是啤酒成熟和縮短酒齡的關(guān)鍵。酵母在接近完成主酵時(shí)提高發(fā)酵溫度一段時(shí)間，不會(huì)影響啤酒正常風(fēng)味物質(zhì)的含量，而有利于雙乙酰的還原。雙乙酰還原溫度一般控制在1014左右，使連二酮濃度降至0.08mgL以下時(shí)，即開始降溫。（5）冷卻降溫 當(dāng)雙乙酰還原到要求指標(biāo)時(shí)，酒液開始冷卻降溫。降至56時(shí)，保持2448h，減壓回收酵母。最后再降溫至0-1，貯酒714天?；厥盏慕湍溉缈勺鳛橄乱淮伟l(fā)酵用的種子，則需進(jìn)行處理。回收酵母吸附了較多的苦味物質(zhì)、單寧、色素等，回收后應(yīng)通入無(wú)菌空氣，以排除酵母泥中的C

15、O2，再以無(wú)菌水洗滌數(shù)次?；厥战湍冈诘蜏?zé)o菌水中，只能保存23天。也可在24下低溫緩慢發(fā)酵，以保存酵母。（6）罐壓控制 發(fā)酵開始，采用無(wú)壓發(fā)酵；二氧化碳回收時(shí)，采用微壓（0.010.02 MPa）；至發(fā)酵后期，外觀發(fā)酵度達(dá)70以上時(shí)，封罐，逐漸升壓至0.070.08 MPa，減少由于升溫所造成的代謝副產(chǎn)物過(guò)多的現(xiàn)象，有利于雙乙酰的還原，并使二氧化碳逐漸飽和酒內(nèi)。 一罐法發(fā)酵工藝曲線 罐的清洗與消毒微生物的控制污染途徑：麥汁冷卻、輸送管道、閥門、接種、發(fā)酵空罐等。檢驗(yàn)：洗滌殘水細(xì)菌總數(shù)5個(gè)/ml，每周一次厭氧微生物檢測(cè)。罐的清洗與消毒殺菌劑的選擇：ClO2、雙氧水、過(guò)氧乙酸、甲醛等。洗滌方法的選擇：清水堿水清水清水堿水清水殺菌劑（ClO2、雙氧水、過(guò)氧乙酸）清水堿水清水消毒劑無(wú)菌水清水稀酸（磷酸、硝酸、硫酸）清水堿水清水殺菌劑無(wú)菌水四、異常發(fā)酵現(xiàn)象和處理方法 1發(fā)酵液翻騰現(xiàn)象產(chǎn)生原因：冷卻不當(dāng)對(duì)策：中上部溫度不要太高，保持罐壓穩(wěn)定。2發(fā)酵罐結(jié)冰啤酒冰點(diǎn)：-（酒精度0.42+原麥汁濃度0.04+0.02）對(duì)策：冷媒溫度-4-2.5等。3酵母自溶產(chǎn)生原因：罐底溫度高，維持時(shí)間長(zhǎng)