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1、啤酒发酵技术 啤酒发酵 第一节啤酒生产的原料第二节啤酒酵母第三节啤酒发酵技术第四节传统啤酒发酵技术第五节啤酒锥形罐发酵技术第六节成品啤酒 第一节啤酒生产的原料 1 大麦 主原料 要求 粉质粒在80 以上 发芽力 3天 不低于85 发芽率 最终 不低于96 2 辅助原料 降低成本 改善麦汁浸出物组成 增强啤酒的保存性 大米或玉米 3 酒花 hop 桑科葎草属 多年生蔓性 雌雄异株 啤酒用雌花新疆甘肃 酒花的功能 4 增加麦汁和啤酒的防腐能力 3 与麦汁共沸时能促进蛋白凝固 利于澄清 2 增进啤酒泡持性和稳定性 1 赋予啤酒香味和爽口苦味 酒花的成分 1 酸 2 酒花油 具苦味和防腐能力 其多少是
2、衡量酒花质量的重要标准 花粉内 味芳香 萜烯 酯类等 3 多酚物质 能与蛋白结合 促进凝固沉淀 双重性 稳定 浑浊 4 水 对硬度有较高要求 二 啤酒生产工艺流程 麦芽制备 麦芽汁制备 麦芽煮沸与酒花添加 发酵 过滤 分装 一 麦芽制备 制麦目的 1 使大麦生成各种酶2 使麦粒中的淀粉和蛋白质适度溶解3 产生麦芽特有的色香味 制麦流程 浸麦 浸麦度 浸麦后大麦的含水量 43 48 发芽 地板式 开放箱式 6 11天 发芽箱 麦芽的干燥 干燥的目的 1 终止酶的作用2 干燥便保藏3 除去生青气 产生特有的色香味 干燥过程 1 萎凋 水分由42 45 下降到10 左右 停止麦芽生长 2 焙焦 水分
3、由10 左右降到5 以下 物化结合水 形成特有的色香味 麦芽干燥塔 麦芽质量的评定 1 叶芽伸长度 粒长的2 3 1占70 以上 2 玻璃质粒 8 以下 3 千粒重 干千粒重30 40克 溶解度越高 越轻 4 糖化力 65 75L Lintner 二 麦芽汁制备 糖化 粉碎 利用麦芽自身的酶原麦汁应比最终麦汁浓度高2 4度 糖化后应立即过滤 否则影响色香未去麦糟称糖化醪 去后称麦汁 糖化设备 三 麦汁煮沸与酒花添加 目的 1 蒸发多余水分使麦汁浓缩至规定浓度2 溶出酒花有效成分 增加麦汁的香气 苦味和防腐力3 促进蛋白凝固析出 增加啤酒稳定性4 破坏全部酶 麦汁煮沸方法 间歇常压煮沸法 1 2
4、小时 酒花的添加 方法 通常分3次添加 第一次初沸时 1 5第二次煮40分钟时 2 5第三次终了前10分钟 2 5 加得早 苦味重 加得晚 香味大 酒花的加量 淡色啤酒以突出清香和苦味为主0 18 0 20 浓色啤酒以突出麦芽香为主 加量少些 四 发酵 1 菌种 我国生产的啤酒多属下面酵母发酵大型厂家多有自己独特的酵母 第二节啤酒酵母 广义讲 凡是单细胞 时代时间较长的低等真核生物 统称为酵母 酿造酵母分类学上属 子囊菌纲 原子囊亚纲 内孢霉目 酵母科 出芽酵母亚科 酵母属 有两种 啤酒酵母 S CerevisiaeHansen 能发酵葡萄糖 麦芽糖 蔗糖 因无蜜二糖酶 不发酵蜜二糖 乳糖 发
5、酵1 3棉子糖 按在麦芽汁25 培养三天 繁殖细胞形状长和宽的比例分为三组 1长宽比1 2 2 圆形或卵形 此组用于酒精 淀粉 白酒等蒸馏酒生产 Rasse Rasse 2长宽比 2 长卵形 用于啤酒 果酒和面包 酿造易漂浮在泡沫层 液面发酵和收集 称为上面发酵酵母 TopFermentationYeast 英国式的Ale型啤酒 3长宽比 2 长圆形 腊肠形 耐高渗透压 用于糖蜜酒精和朗姆酒生产 葡萄汁酵母 S uvaumBeiyernch 1970年 Lodder将卡尔酵母 类哥酵母和葡萄汁酵母合并成一种称为葡萄汁酵母 啤酒界习惯称卡尔酵母 糖类发酵特征相同 均能全部发酵棉子糖 制造Lage
6、r型啤酒 发酵结束沉于器底 称为下面发酵酵母 BotormFermentationYeast 我国常用菌种有浓啤1号和5号 青岛酵母 首啤酒母2595和2597等 酵母的凝聚性 对于卡尔酵母1 粉末型酵母 2 凝聚性酵母 发酵初期 酵母是分散在发酵液中 达到某发酵度发酵液细胞浓度突然降低 器底逐渐沉结酵母凝块 即使打散 短时静置 立即形成凝块 聚凝点 发酵液中酵母细胞密度突然降低时的发酵度 凝聚点太小35 40 的酵母不能酿造高发酵度的啤酒 3 絮凝性酵母 优良啤酒酵母菌株评估1 形态学的要求 选择长宽比1 1 1 1 3 细胞大小 6 8 8 0 8 0 9 0 m2 生理要求 繁殖速度 快
7、 15 繁殖迟缓期 2 0h 平均世代时间 8 0h15 和10 平均世代时间差值小 增殖倍数和细胞浓度 接种后细胞浓度1 106经2 3级培养浓度达到60 70 106 发酵力的要求 酵母麦汁极限发酵度 25 27 80 3 起酵速度快 起酵时间短 从接种到起白沫时间称起酵时间 发酵速度 高泡期降糖速度 2 5oP d 2 3d啤酒主酵发酵度 淡爽型12oP 65 68 麦汁极限发酵度F极和啤酒发酵度F啤 1 0 凝聚力和沉淀能力 双乙酰峰值和还原速度 挥发性物质 酵母对压力的耐受能力 酵母的稳定性 啤酒发酵的机理 麦芽汁浸出物中糖类占90 其中葡萄糖和果糖占糖类的10 蔗糖占5 麦芽糖占4
8、0 50 麦芽三糖占10 15 低聚寡糖20 30 少量的戊糖 戊聚糖等3 5 啤酒酵母的可发酵糖和发酵顺序 葡糖 果糖 蔗糖 麦芽糖 麦芽三糖啤酒酵母发酵可发酵糖类经EMP途径生成丙酮酸 丙酮酸无氧酵解产生酒精和CO2 同时还形成高级醇 挥发酯 醛类和酸类 连二酮类 VDK 含硫化合物等一系列代谢产物 构成啤酒特有的香味和口味 第三节啤酒发酵技术 啤酒发酵方法 分批发酵传统发酵大罐发酵 单罐 多罐 连续发酵固定化菌体发酵 连续 分批 啤酒发酵工艺控制啤酒发酵工艺技术控制多数停留在外界影响因素的选择性控制 它包括以下几个方面 1 酵母菌株的选择啤酒酵母菌特性深深影响糖类的发酵 氨基酸的同化 酒
9、精和副产物的形成 啤酒的风味 啤酒的稳定性等方面 所以 在选择酵母时 应考虑酵母发酵速度 发酵度 凝聚性 回收性 稳定性等方面 2麦汁组成啤酒是发酵后直接饮用的饮料酒 因此 麦汁的颜色 芳香味 麦汁组成有一些会直接影响啤酒的风味 有一些影响发酵 最终也影响啤酒的风味 麦汁组成中影响发酵的主要因子是 原麦汁浓度 溶氧水平 pH值 麦汁可发酵性糖含量 氨基氮 麦汁中不饱和脂肪酸含量等 原麦汁浓度 10 15 正常 9 15 溶氧水平 溶氧高增殖快 在正常溶氧水平3 9mg L下 酵母浓度差50 溶氧缺乏时 繁殖前期受到麦汁中不饱和脂肪酸含量的调节 从0 5mg L 10mg L 明显促进酵母增殖
10、3 接种量啤酒在生产过程中常用上一批回收酵母泥接种 接种量是以每百升中的千克数表示 一般为0 4 1 0kg 100L 酵母泥中细胞浓度为 15 20 108个 g 提高接种量 分批发酵的营养成分不变 发酵时酵母最高细胞浓度相应增加 新生细胞浓度反尔减少 VDK峰值降低 高级醇生成减少 但接种量过高 新生细胞过少 导致后酵不彻底 4 发酵工艺条件控制 发酵温度发酵温度是指主发酵阶段的最高发酵温度 传统原因 啤酒发酵温度远低于啤酒酵母的最适温度 上面啤酒发酵采用8 22C 下面啤酒发酵采用7 15C 采用低温发酵可以防止或减少细菌的污染 代谢副产物减少 有利于啤酒的风味 下面啤酒发酵 习惯上按主
11、发酵最高温度 即发酵温度 分为三类 发酵类型接种温度主酵温度传统主酵天数低温发酵6 7 57 98 12中温发酵8 910 126 7高温发酵9 1013 154 5 低温发酵 酵母增殖慢 最高浓度低 发酵中形成高级醇等代谢副产物少 同化氨基氮少 pH降低缓慢 酒花香气和呈味物质损失少 酿制的啤酒细腻 柔和 溶醇性好 酵母自溶少 酵母使用代数高 发酵温度较高 酵母增殖浓度高 氨基氮同化率高 pH降低迅速 高分子蛋白质 多酚和酒花树脂沉淀较多 易酿制淡爽型啤酒 且 相同的贮酒期 啤酒的非生物稳定性好 淡爽型啤酒多采用较高发酵温度 10 12 较低的接种温度8 9 控制副产物的生成 罐压 CO2浓
12、度对发酵的影响 为了回收CO2 主酵采用带压发酵 发现绝大多数啤酒酵母菌株 增殖浓度减少 发酵迟缓 代谢产物减少 主要是CO2浓度的影响 发酵初 CO2浓度对发酵速度略有影响 但明显会抑制风味物质乙酸乙脂和异戊醇的生成 这是加压发酵的基础 连二酮类 VDK 啤酒发酵成熟的一个指标 双乙酰 丁二酮 CH3COCOCH3 和戊二酮 CH3CH2COCOCH3 都具有强烈的刺激性气味 双乙酰是多种香味物质的前驱物质 是黄油 奶酪等制品 蒸馏酒主要的香味物质 啤酒中双乙酰味阈值在0 1 0 2mg L 戊二酮1mg L 来源 双乙酰是在酵母繁殖阶段形成 旁路代谢 乙酰乳酸 氧化脱羧 双乙酰 但在酵母还
13、原酶的作用下 双乙酰进一步还原成2 3丁二醇 它的阈值远大于双乙酰 可消除不愉快气味 影响和消除双乙酰的方法 1 减少 乙酰乳酸的生成 a选育优良菌株 基因修饰技术不形成双乙酰 b提高麦汁中的 氨基氮水平 麦汁缬氨酸85mg L 160mg L 双乙酰峰值0 85mg L 0 40mg L 2 加速双乙酰的还原 提高温度 乙酰乳酸双乙酰2 3丁二醇3 控制和降低酵母的增殖浓度 提高接种量 降低酵母在发酵液的繁殖温度 控制麦汁 氨基氮不高于220mg L 均能抑制酵母的增殖 控制 乙酰乳酸的形成 酶促还原 非酸氧化 第四节传统啤酒发酵技术 一 流程和设备二 酵母的添加和前发酵三 传统啤酒的主发酵
14、四 主发酵沉淀酵母收集和饲养五 后酵和贮酒 一 流程和设备酵母麦汁 前发酵 主发酵 后发酵和贮酒设备 添加酵母器 密闭或敞口前发酵池 主发酵池 密闭式后发酵罐和贮酒罐 建筑 一般发酵室有绝热保护层 靠室温调节温度 也可在槽内加冷却管 分为前酵室 7 8 主酵室 6 7 后酵和贮酒室 0 2 等部分 二 酵母的添加和前发酵1 酵母接种量分批发酵采用低温 缓慢发酵 接种后细胞浓度控制在5 12 106个 ml压榨酵母30 40亿 g自然沉降酵母泥18 25亿 g按20亿计每kg麦汁接种4g 即0 4 2酵母添加方法 干道和湿道添加法a 干道添加法 传统发酵采用b 湿道添加法 大罐发酵有些工厂采用
15、倍量添加法 分割法 递加法 3 前发酵实际上是接种酵母泥处于休眠阶段 有数到十h的生长延滞期 才能进入出芽繁殖 当出芽细胞浓度达到20 106个 ml 表面开始起沫 此阶段称前发酵 前酵时间随接种温度 接种量变化 一般低温发酵16 20h 中温12 14h 降糖外观糖度0 5 1 0oP 温度自然升高0 7 1 0 前发酵室在主酵室的上方 下酒用压差法 三 传统啤酒的主发酵低温主发酵温度 6 9 时间10d前期 酵母增殖 达到最高浓度时 糖降最快 外观浓度1 5 2 0oP d VDK峰值在最高酵母浓度后12 24h 此阶段大量释放发酵热 必须冷却 当发酵度达到酵母凝聚点时 发酵度在35 45
16、 酵母开始凝聚 发酵液中悬浮酵母细胞数开始下降 发酵糖降速率也随之降低 为促进凝聚和保存凝聚酵母的活性 发酵后期逐步降低温度 使发酵温度逐步趋近于后酵温度 当主发酵后期每日糖降小于0 3oP时 发酵缓慢 泡沫消失 逐步形成泡盖 泡盖是由CO2带至发酵液表面的多酚 酒花树脂 高分子蛋白质接触空气氧化 聚合而形成的 在主酵结束前 捞去泡盖 下酒至后发酵和回收沉于池底的凝聚酵母泥 主发酵下酒的工艺条件 根据酵母发酵能力和后发酵时间 12oP浅色啤酒 外观浓度3 6 4 0oP 温度为4 2 5 5 四 主发酵沉淀酵母收集和饲养当发酵糖降小于0 2 0 3oP d 发酵液比较澄清 无明显气泡产生 小心捞去泡盖 用位差法将嫩啤酒送入后发酵 主发酵池底沉结一层酵母泥沉淀 酵母泥数量 随酵母最高浓度和凝聚性而有差别 通常每百升发酵液1 75 2 5L酵母泥 中层是正常凝聚酵母 分层刮出酵母 留中层酵母 约占75 作为种酵母 酵母在1 2 冰水下保存称做 饲养 传统酵母泥回收方法 中层酵母泥 齿轮泵 无菌酵母饲养室 同时加1 2 无菌水酒花树脂和热凝固蛋白质过100目振荡筛酵母泥 漂洗2 3次 2 3
