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1、第五章第五章 啤酒发酵啤酒发酵1 啤酒酵母啤酒酵母一、酵母分类及命名一、酵母分类及命名 酵母在分类学上属于真菌门-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-种：上面啤酒、下面酵母下面酵母下面啤酒。啤酒专业刊物：S.cerevisiae S.carlsbergensis 下面酵母一般M书刊将S.cerevisiae 称为啤酒酵母.命名原则:种名在前种名在前,属名在后属名在后.发酵啤酒发酵课件二、啤酒酵母的凝聚性二、啤酒酵母的凝聚性上面啤酒酵母：发酵时随CO2漂浮在液面上，发酵终了形成酵母泡盖，长时间放置很少沉淀。发酵1/3下面酵母下面酵母：发酵过程中酵母分散，发酵终了酵母凝结
2、成块，沉于容器底部。可发酵全部棉子糖鉴别特征 ： 棉子糖 果糖 葡萄糖 半乳糖 蔗糖 蜜二糖 转化酶 蜜二糖酶下面酵母按凝聚性分：粉末、凝聚性、絮凝性啤酒发酵课件凝聚理论：不甚清楚，一般认为与酵母的遗传基因有关，至于是一个基因控制还是多个基因控制，观点不一。一般资料认为凝聚性受基因FLO1和FLO5控制。啤酒发酵课件三、卡尔酵母的一般特性三、卡尔酵母的一般特性；细胞卵圆形、圆形、椭；3.58.0 5.011m菌落乳白色，边缘波浪性易挑起；可发酵葡、果、蔗、麦、麦芽三糖、半乳糖、棉子糖、密二糖。不能发酵异麦芽糖、异麦三糖、麦芽四糖、糊精、淀粉。啤酒发酵课件四、优良酵母的筛选方法：四、优良酵母的筛
3、选方法：1、材料：保存的斜面、高泡酒、沉淀酵母泥、材料：保存的斜面、高泡酒、沉淀酵母泥2、处理：材料、处理：材料89 P麦汁活化麦汁活化23次次25，2d，用用0.05%EDTA-Na稀释至稀释至10-610-7，浇双重皿各三个。，浇双重皿各三个。27C培养培养23天，取正常菌落。天，取正常菌落。分离单细胞分离单细胞-多级分离培养多级分离培养-发酵性能评定发酵性能评定-投投入生产。入生产。啤酒发酵课件五、啤酒酵母扩大培养1、出发菌株：保藏菌株、外购2、简易扩培过程：斜面- 4只810%203d- 4只810%无花183d 1L 810%无花1546d 20L卡氏罐1012%有花麦汁10L/只1
4、0121015d200L种子罐1012%100120L/只10121012d-1.01.2m3繁殖槽. 培养成熟后，放走上层嫩酒，留部分酵母泥，加麦汁保持1213，通风20min/12h，发酵度3035%，60106个/mL降温至23低温贮存，以后重复进行。扩大培养啤酒发酵课件名词：发酵度：发酵过程中浸出物浓度下降的百分率。发酵度：发酵过程中浸出物浓度下降的百分率。外观发酵度：生产现场用糖度表测量发酵液的浓外观发酵度：生产现场用糖度表测量发酵液的浓度计算得到的发酵度。度计算得到的发酵度。真发酵度：将酒中乙醇蒸发之后，在用水补充至真发酵度：将酒中乙醇蒸发之后，在用水补充至原体积，然后测其发酵度。
5、原体积，然后测其发酵度。 真发酵度真发酵度=外观发酵度外观发酵度 0.819发酵度极限发酵度极限最大外观最大外观：全部可发酵性糖都被：全部可发酵性糖都被发酵完毕测出的外观发酵度。发酵完毕测出的外观发酵度。 成品酒的发酵度应接近发酵度极限。成品酒的发酵度应接近发酵度极限。啤酒发酵课件2 啤酒发酵机理啤酒发酵机理一、糖类发酵一、糖类发酵 EMP C2H5OH+CO2+能量+4ATP无O2糖发酵糖丙酮酸 CO2+H2O+能量+38ATP有O2TCA循环巴士德效应：糖经EMP代谢至丙酮酸，在有氧条件下酵母经TCA循环可获得更多的生物能，此时，无氧发酵被抑制，这种氧抑制嫌氧发酵代谢过程。糖代谢反应式：1
6、00g麦芽糖理论上可产酒精53.8g，实际只有9596%糖转化为酒精，其余形成高级醇、有机酸、脂类等以及酵母新细胞。C12H22O11+H2O+4ADP+4Pi-4 C2H5OH+4CO2+4ATP+Q啤酒发酵课件二、含氮物的变化二、含氮物的变化下降下降 麦汁接种后，酵母必需吸收麦汁中的含氮物，用于合成酵母蛋白、核酸和其它含氮化合物，形成新酵母细胞。接种1520106个/ml高泡6070106个/mL AA的前驱体a-酮酸受细胞合成的反馈抑制，合成旺盛时， a-酮酸不积累；但中后期，缺乏AA麦汁，酵母合成速度减慢，对a-酮酸的反馈抑制建立不起来，会有较多酮酸进而转化为高级醇。啤酒中残存含N物影
7、响酒的风味。 300mg/L以下淡薄；450mg/L以上醇厚。含氮物啤酒发酵课件三、啤酒中的风味物质三、啤酒中的风味物质含量少，影响大含量少，影响大1、连二酮类、连二酮类VDKA连二酮和啤酒风味：2.3-戊二酮和丁二酮戊二酮和丁二酮双乙双乙酰酰总称，在酒中口味相似，但量比为1:36，且口味阀值：双0.10.2mg/L;戊1.0mg/L,故生产中以双乙酰作为啤酒是否成熟的限制性指标.GB4927-2001规定规定:优质啤酒双乙酰优质啤酒双乙酰0.10mg/L双乙酰是具挥发性、强烈刺激性的化合物，啤酒中双乙酰是具挥发性、强烈刺激性的化合物，啤酒中含量含量0.5mg/l以上时，具有明显的馊饭味。目前
8、国以上时，具有明显的馊饭味。目前国内外优质啤酒一般将双乙酰控制在内外优质啤酒一般将双乙酰控制在0.05mg/L以下以下风味物质啤酒发酵课件B形成途径：211页 异丁醇 缬氨酸 a-酮异戊酸 糖丙酮酸 活性乙醛 a-乙酰乳酸 a-乙酰乳酸 a-ALDC a-乙酰-a-羟基丁酸 乙偶姻 双乙酰 双乙酰 异亮氨酸 丁二醇 活cell 无活cell 2,3-戊二酮 丁二醇 残存啤酒 啤酒发酵课件C影响和消除的方法影响和消除的方法 减少减少a-乙酰乳酸的生成：乙酰乳酸的生成： 使用优良的菌株;保存好现有菌种5代内； 提高麦汁中a-氨基氮，缬氨酸高可抑制双合成。 加速加速a-乙酰乳酸非酶氧化乙酰乳酸非酶氧
9、化：a双氧化还原，慢双丁二醇酶促反应，快。提高含氧量，适当通风有利分解。降低措施啤酒发酵课件 控制和降低酵母的增殖浓度控制和降低酵母的增殖浓度： 降低酵母增殖: 较低接种温度89C，较大接种量1520X106个/mL。增殖级数3 加速双乙酰还原加速双乙酰还原：菌株透过能力不同；加大罐压。保持发酵液中活酵母数：粉末、通风或倒罐，加高泡酒等。高温处理高温处理:10C主发酵,12C还原双乙酰CO2洗涤洗涤。 减少成品啤酒中溶解氧并加抗氧化剂减少成品啤酒中溶解氧并加抗氧化剂。啤酒发酵课件选择产双乙酰少大麦原料选择产双乙酰少大麦原料。调整好发酵液的pH值：pH36分解为双乙酰。添加商品添加商品a-乙酰乳
10、酸脱羧酶乙酰乳酸脱羧酶。采用基因工程酵母菌株采用基因工程酵母菌株：利用基因重组在酵母细胞内引进a-乙酰乳酸脱羧酶。日本啤酒发酵课件2、高级醇、高级醇A形成机理： 1907年德国化学家伊里希： 有十几种AA在酵母转氨酶作用下将其氨基转移到a-酮戊二酸上，形成谷氨酸和a-酮酸，a-酮酸经脱羧还原形成比原AA少一个碳原子的高级醇。啤酒发酵课件B高级醇与啤酒风味高级醇与啤酒风味高级醇主要指异丁醇、异戊醇及活性异戊醇，高级醇主要指异丁醇、异戊醇及活性异戊醇，它是各种酒的香味和风味物质之一，适量可它是各种酒的香味和风味物质之一，适量可促进酒类香味促进酒类香味,口味丰满，并促进协调性。口味丰满，并促进协调性
11、。过量产生异杂味，容易上头，过量产生异杂味，容易上头，啤酒中适宜含量啤酒中适宜含量5090mg/L。高级醇啤酒发酵课件C降低啤酒中高级醇含量方法降低啤酒中高级醇含量方法：酵母增殖的产物。 1提供合适的麦汁中提供合适的麦汁中a-氨基氮氨基氮; 例例:1112P麦汁麦汁a-氨基氮控制氨基氮控制150180mg/L.2选择产生高级醇少的酵母菌株选择产生高级醇少的酵母菌株;3适当提高酵母的接种浓度适当提高酵母的接种浓度15X106个个/ml;4降低主酵前期发酵温度降低主酵前期发酵温度,控制酵母增殖级数控制酵母增殖级数3 355控制麦汁的含氧水平控制麦汁的含氧水平, ,防止倒罐时吸入空气防止倒罐时吸入空
12、气; ;66大罐发酵大罐发酵, ,及时排出酵母及时排出酵母, ,防止酵母自溶防止酵母自溶; ;77适当控制啤酒发酵度适当控制啤酒发酵度. .啤酒发酵课件3、挥发酯：、挥发酯： 酯化反应； 酵母生物合成酵母生物合成。4、醛类、醛类： 已检出的达20余种，乙醛由丙酮酸脱羧形成，但啤酒中含量一般很低。来源啤酒发酵课件v5、酸类、酸类：v使口味活泼,爽口;缺乏,口味呆滞,粘稠,不爽口;过量:口感粗糙,不柔和,不协调,也意谓着污染了产酸细菌.v国标12P浅色啤酒总酸2.6ml1molNaOH/100mLv pH5.25.6pH4.24.6。啤酒发酵课件v6、含硫化合物含硫化合物:vSO2、H2S、CH3
13、SCH3、CH3S-S-CH3、CH3SH、乙硫醇CH3CH3SH等,含量10-610-9,但有不良气味,是近代关心的焦点.啤酒发酵课件3 啤酒发酵技术啤酒发酵技术 啤酒发酵工艺技术控制没有深入到发酵代谢机制的控制，而是对其发酵过程中影响因素的控制。一、啤酒发酵技术工艺控制一、啤酒发酵技术工艺控制1、酵母菌株选择、酵母菌株选择：降糖快，双还原快，口味风味稳定的菌株。发酵技术啤酒发酵课件2、麦汁组成、麦汁组成：颜色、口味、组成直接影响酒质量。 麦汁浓度：1015%正常发酵； 溶氧水平：影响增殖，在39mg/L内增殖浓度相差50%；不饱和脂肪酸：0.510.0mg/L会促进酵母增殖。3、接种量、接
14、种量： 一般泥状酵母占麦汁体积0.41.0kg/hl，接种后细胞数：153X106个/mL。啤酒发酵课件4、发酵工艺条件控制：、发酵工艺条件控制： 低温发酵低温发酵: 6.07.579 A依发酵温度分依发酵温度分 中温发酵中温发酵: 891012, 高温发酵高温发酵: 9101315 工厂多采用中温发酵工厂多采用中温发酵,时间短时间短,酵母死亡率低酵母死亡率低,使用代数一般控制使用代数一般控制5代以内代以内.啤酒发酵课件B罐压、罐压、CO2对发酵影响：对发酵影响： CO2抑制酵母增殖，对发酵速率略有影响，抑制酵母增殖，对发酵速率略有影响，能明显抑制乙酸乙酯、异戊醇生成，有利于能明显抑制乙酸乙酯
15、、异戊醇生成，有利于酒的风味，加压发酵的理论根据。酒的风味，加压发酵的理论根据。控制控制0.010.02MPa.但酵母死亡快，使用代但酵母死亡快，使用代数少。数少。啤酒发酵课件vC酵母排放与贮酒：酵母排放与贮酒：v啤酒成熟即可降温啤酒成熟即可降温0.3C /h至至5C停留停留1天排天排酵母酵母,然后再用然后再用11.5天时间降至天时间降至0-1C贮酒贮酒718天过滤天过滤.啤酒发酵课件4 啤酒大型发酵罐发酵啤酒大型发酵罐发酵一、圆筒锥底发酵罐一、圆筒锥底发酵罐C.C.T发酵罐发酵罐 单罐法：发酵、贮酒在一个罐中进行。单罐法：发酵、贮酒在一个罐中进行。1、分类、分类 两罐法：酵母增殖发酵贮酒在不
16、同罐中两罐法：酵母增殖发酵贮酒在不同罐中两罐法两罐法 增殖主酵在发酵罐，后酵、贮酒在贮酒罐增殖主酵在发酵罐，后酵、贮酒在贮酒罐 增殖、主后酵在发酵罐，贮酒另一罐增殖、主后酵在发酵罐，贮酒另一罐CCT罐发酵啤酒发酵课件2、设备结构、设备结构： 圆筒体，碟形或椭圆形封头，锥底角7375度；径高比1：56;圆筒及锥底部分外部设34段冷却夹套；不锈钢、碳钢用T-541防腐；设绝热层：聚酰氨树脂易燃、现场发泡 、苯乙烯泡沫塑料啤酒发酵课件v3、优缺点、优缺点：v周期短；投资费用低；劳动强度低，易自控；发酵周期短。v 酒液澄清度差，难过滤，使用代数低。啤酒发酵课件二、露天罐发酵工艺二、露天罐发酵工艺1、进
17、罐方式：繁殖槽法；、进罐方式：繁殖槽法；直接法直接法。2、接种量和接种温度：、接种量和接种温度：1218h满罐满罐 一般直接法泥状酵母一般直接法泥状酵母0.60.8%，接种后，接种后cell数数153X106个个/ml，接种温度低于主酵接种温度低于主酵23C。啤酒发酵课件v3、主酵温度：主酵温度：v低温发酵：低温发酵： 11C，一罐法一罐法20天，酒醇厚天，酒醇厚v 中温发酵：中温发酵：1112C，淡爽啤酒，淡爽啤酒， 1618d。v主酵：即降糖速度快，主酵：即降糖速度快，12P-3.43.6P啤酒发酵课件4、VDK还原：低于主酵还原：低于主酵23C；与主酵同；与主酵同；高于主酵高于主酵24C
18、，还原时间短，还原时间短，24天。天。5、冷却、降温、冷却、降温VDK还原终点应根据成品酒的要求定，优质还原终点应根据成品酒的要求定，优质酒酒VDK控制较低例：控制较低例：0.05ppm，再降温排酵母再降温排酵母 12C-5C， 1.52天天; 5-0-1C, 1天天.啤酒发酵课件v6、罐压控制：、罐压控制：v 主酵无压或微压：主酵无压或微压：0.010.02MPav 封罐后一般控制封罐后一般控制0.070.1MPa.啤酒发酵课件7、酵母排放收集：大罐排至收集罐，需酵母排放收集：大罐排至收集罐，需3只，前只，前2只容积为发酵罐的只容积为发酵罐的5%，另一只占，另一只占8%，收废酵母。，收废酵母
19、。8、贮酒：一罐法酿制淡爽啤酒，周期短、贮酒：一罐法酿制淡爽啤酒，周期短口味新鲜，一般口味新鲜，一般36C排酵母，排酵母，0-1C贮贮710天；天；啤酒发酵课件5 高浓酿造法高浓酿造法高浓酿造法是指采用较高的浓度进行糖化或高浓酿造法是指采用较高的浓度进行糖化或发酵，以后加水稀释成所要求成品浓度的啤发酵，以后加水稀释成所要求成品浓度的啤酒生产方法。酒生产方法。 麦汁稀释麦汁稀释稀释方法：稀释方法： 前稀释前稀释后酵时稀释后酵时稀释、 后稀释。后稀释。稀释水稀释水：O2:0.30.5ppm;CO24g/kg;pH4.14.6;24C.高浓酿造法啤酒发酵课件优点：优点：糖化或发酵及贮酒设备利用率提高
20、，省投资；糖化或发酵及贮酒设备利用率提高，省投资； 热能、冷能用量显著下降，运转费用低；热能、冷能用量显著下降，运转费用低； 啤酒非生物稳定性提高；啤酒非生物稳定性提高；香味稳定性提高，淡爽风格更突出。香味稳定性提高，淡爽风格更突出。缺点：原料、酒花利用率下降，缺点：原料、酒花利用率下降， 不宜做醇厚性啤酒不宜做醇厚性啤酒啤酒发酵课件第六章第六章 成品啤酒成品啤酒 1 啤酒的过滤与分离啤酒的过滤与分离 棉饼过滤法、硅藻土、离心、板式、微空薄膜一、硅藻土过滤法 硅藻土：较纯净SiO2，密度100250kg/m3，表面积12万m2/kg，能除0.11.0m粒子，性能稳定。1、板框式硅藻土过滤机：2
21、、叶片式：立式叶片、水平叶片成品啤酒啤酒发酵课件3、柱式：过滤元件似蜡烛，每柱中心为一根Y形棒，上装环行盘，酒液从环行盘间透过，沿中心孔间的狭缝和凹形槽流至清酒室。啤酒发酵课件v二、板式过滤机二、板式过滤机精滤机精滤机v 滤板用木材纤维、棉纤维加石棉或硅藻土压制而成。压滤机由滤板及槽沟板交替排列而成，无滤框。啤酒发酵课件三、微孔薄膜过滤机三、微孔薄膜过滤机纯生啤酒纯生啤酒利用醋酸纤维、尼龙、聚四氟乙烯等材料制利用醋酸纤维、尼龙、聚四氟乙烯等材料制成微孔薄膜成微孔薄膜130150nm，孔径孔径0.0514.0nm，开孔率开孔率80%，该膜应耐浓酸、，该膜应耐浓酸、耐浓碱、耐耐浓碱、耐125200
22、C高温。高温。 啤酒用孔径啤酒用孔径1.2nm膜，能力膜，能力2022X103L/h，寿命寿命56X105L，若配备无若配备无菌罐装可生产纯生无菌啤酒。菌罐装可生产纯生无菌啤酒。啤酒发酵课件v四、离心分离：四、离心分离：v倾析式倾析式回收麦汁回收麦汁、盘式除渣、盘式除渣冷凝物冷凝物、密、密封除渣式封除渣式啤酒、冷却麦汁啤酒、冷却麦汁啤酒发酵课件2 包装和灭菌包装和灭菌 啤酒生产的最后一道工序，对啤酒外观质量和内在质量均有密切关系，工艺要求为： 严格无菌，符合卫生标准；尽量减少CO2损失；避免与空气接触。主要设备：洗瓶机、酒机（压盖机）、杀菌洗瓶机、酒机（压盖机）、杀菌机、贴标机、装箱机。机、贴
23、标机、装箱机。啤酒发酵课件丙酮酸与丙酮酸与TPP结合形成活性丙酮酸结合形成活性丙酮酸脱羧形成活性乙醛，还原生成乙醇，脱羧形成活性乙醛，还原生成乙醇，而活性丙酮酸再与丙酮酸缩合则形而活性丙酮酸再与丙酮酸缩合则形成成a-乙酰乳酸，脱羧形成丁二酮即乙酰乳酸，脱羧形成丁二酮即双乙酰双乙酰。丙酮酸啤酒发酵课件表表3淡色啤酒理化要求淡色啤酒理化要求GB4927-2008项目 优级 一级 酒精度 酸度a/%vol大于等于14.1P 5.212.1P14.0P 4.511.1P12.0P 4.110.1P11.0P 3.78.1P10.0P 3.3小于等于8.0P 2.5原麦汁浓度b/P X总酸/(mL/10
24、0mL)大于等于14.1P 3.010.1P14.0P 2.6小于等于10.0P 2.2二氧化碳c/%（质量分数）0.350.65双乙酰双乙酰/(mg/L)0.10 0.15X-0.3啤酒发酵课件v蔗糖转化酶活性蔗糖转化酶活性 呈阳性呈阳性(纯生啤酒、鲜啤酒纯生啤酒、鲜啤酒)vA酒精度：不包括低醇啤酒、无醇啤酒。酒精度：不包括低醇啤酒、无醇啤酒。vB麦芽汁浓度：麦芽汁浓度：“X”为标签上标注的原麦汁为标签上标注的原麦汁浓度，浓度，10.0P允许的负偏差为允许的负偏差为“-0.3”；10.0P允许的负偏差为允许的负偏差为“-0.2”。vC桶装桶装(鲜、生、熟鲜、生、熟)啤酒二氧化碳不得小于啤酒二氧化碳不得小于0.25%(质量分数质量分数)。 啤酒发酵课件
