啤酒发酵生产过程与方法

啤酒发酵摘要：根据工业啤酒发酵生产过程和方法，粗略的介绍其生产流程及影响因素，同时介绍啤酒种类及酒槽的利用。关键词：啤酒发酵，露天锥形发酵罐，啤酒种类，酒槽饲养。啤酒是在二十世纪初传入中国的，在传入中国之后，特别是近几十年，啤酒工业在中国有了飞速发展，现如今，中国已经是世界上第一大啤酒生产国家。作为第一，我国更应该将这项技术进行深刻的研究，是这项技术得到发展。葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖和麦芽三糖是麦芽汁中的主要可发酵糖分，啤酒发酵过程是指啤酒酵母在一定条件下，利用麦汁中的可发酵性物质而进行的正常生命活动，而啤酒就是啤酒酵母在生命活动之中所产生的产物。由于酵母菌类型的不同，发酵的条件和产品要求、风味等的不同，造成发酵方式也不相同。根据酵母发酵类型不同可把啤酒分成上面发酵啤酒和下面发酵啤酒。一般可以把啤酒发酵技术分为传统发酵技术和现代发酵技术。现代发酵主要有圆柱露天锥形发酵罐发酵、连续发酵和高浓稀释发酵等方式，目前主要采用圆柱露天锥形发酵罐发酵。啤酒酿造的原料为大麦酿造用水酒花酵母以及淀粉质辅助原料(玉米大米大麦小麦等)和糖类辅助原料等。其生产大致可分为麦芽制造啤酒酿造啤酒灌装3个主要过程。现在啤酒生产的方法主要有七种，分别是：（1）浓醪发酵1967年开始应用于生产。是采用高浓度麦汁进行发酵然後再稀释成规定浓度成品啤酒的方法。它可在不增加或少增加生产设备的条件下提高产量。原麦汁浓度一般为16P左右。（2）快速发酵通过控制发酵条件在保持原有风味的基础上缩短发酵周期提高设备利用率增加产量。快速发酵法工艺控制条件为在发酵过程某阶段提高温度增加酵母接种量进行搅拌。（3）连续发酵1906年已有啤酒连续发酵的方案但直到1967年才得到工业化的应用。主要应用国家有新西兰英国等。由于菌种易变异和杂菌的污染以及啤酒的风味等问题使啤酒连续发酵工艺的推广受到限制。（4）圆柱圆锥露天发酵罐目前最常用的啤酒生产方法，1966年起开始应用于生产。其主要优点为可缩短发酵周期节约投资回收CO2和酵母简便有利于实现自动控制。目前单罐容积在600Kl的已很普遍材质一般为不锈钢。（5）纯生啤酒的开发随著除菌过滤无菌包装技术的成功自70年代开始开发了不经巴氏杀菌而能长期保存的纯生啤酒。由于口味好很受消费者欢迎。目前有的国家纯生啤酒已占整个啤酒产量的50。（6）低醇无醇啤酒的开发为汽车司机妇女儿童和老年人饮用的一种清凉饮料。它的特点是酒精含量低。无醇啤酒酒精含量一般在0.51泡沫丰富口味淡爽有较好的酒花香味保持了啤酒的特色。（7）固定化酵母生产啤酒的研究70年代开始研究目的在于大幅度缩短发酵周期。实质上是为了克服菌种变异杂菌污染问题而且是更为快速的连续发酵工艺。已取得的成果为前发酵由传统法的510日缩短为1日可连续稳定运行3个月。其中，圆柱露天锥形发酵罐发酵是目前世界上最常用的发酵方法，该发酵方法的罐主体呈圆柱形，罐顶为圆弧状，底部为圆锥形，具有相当的高度（高度大于直径），罐体设有冷却和保温装置，为全封闭发酵罐。圆柱锥形发酵罐既适用于下面发酵，也适用于上面发酵，加工十分方便。德国酿造师发明的立式圆柱锥形发酵罐由于其诸多方面的优点，经过不断改进和发展，逐步在全世界得到推广和使用。我国自20世纪70年代中期，开始采用这种方法，目前国内啤酒生产几乎全部采用此发酵法。啤酒发酵的工艺参数包括：（1）发酵周期，由产品类型、质量要求、酵母性能、接种量、发酵温度、季节等确定，一般1224天。（2）酵母接种量，一般根据酵母性能、代数、衰老情况、产品类型等决定。（3）发酵最高温度和双乙酰还原温度，啤酒旺盛发酵时的温度称为发酵最高温度，双乙酰还原温度是指旺盛发酵结束后啤酒后熟阶段（主要是消除双乙酰）时的温度，一般双乙酰还原温度等于或高于发酵温度，这样既能保证啤酒质量又利于缩短发酵周期。（4）罐压，根据产品类型、麦汁浓度、发酵温度和酵母菌种等的不同确定。（5）满罐时间，从第一批麦汁进罐到最后一批麦汁进罐所需时间称为满罐时间。（6）发酵度，可分为低发酵度、中发酵度、高发酵度和超高发酵度。影响因素：在发酵的过程中，如果酵母紧缺的话还可以在双乙酰还原后期进行一步酵母菌的回收操作。在发酵的过程当中，啤酒酵母所起到的作用是不可替代的，同时，研究新型的啤酒酵母之后应用于实践，对工业生产啤酒将有十分巨大的作用，所以，对新型啤酒酵母的发展也是在啤酒发酵研究当中所不可缺少的。在啤酒发酵过程中，乙醇脱氢酶是酿酒的一种阻碍酶，敲出编码它的基因可以是酿酒成品量获得提高，在敲出了sfa1基因后，可以获得乙醇合成量得到提高的基因突变株。突变株的乙醇产率可以提高8%。破坏啤酒酵母工业菌株YSF31的adh2基因，在其基因位点插入来源于YSF31的GSH1基因和铜抗性筛选标记CUP1基因。通过铜抗性筛选转化子，经PCR和乙醇脱氢酶活性测定，可获得一种啤酒酵母工程菌，实验表明，自克隆菌株乙醇脱氢酶活性是受体菌的65%，谷胱甘肽含量比受体菌高34%，其他发酵指标没有明显变化，这一技术有十分重要的应用价值。可以参考作为啤酒酿造菌。将啤酒酵母的ECM25基因进行敲除，在有氧条件下GSH分泌量在对数生长期比原菌高21%（11度时）和15%（28度时），同时，在锥形瓶中连续发酵后，转化菌成品酒中GSH含量分别提高32%和14%，其它常规指标没有明显的差别，说明这是一种有抗老化能力的优良啤酒酵母菌种，可以提高啤酒风味的稳定性。二氧化硫在啤酒中具有抗氧化的功能，所以控制其产量对降低啤酒的氧化作用，提高啤酒的风味就有十分重要的作用，通过克隆MET14基因，重组表达质粒在啤酒工业酵母中表达，产生高二氧化硫产量啤酒酵母工业菌株，对构建新型优良啤酒酵母工程菌有十分重大的意义。双乙酰是啤酒中的重要风味物质，它的形成与消除是啤酒风味成熟的重要限速步骤。通过基因工程手段修饰异亮氨酸-结氨酸生物合成途径，可以降低双乙酰的形成，从而构建出一种新型的啤酒酵母菌种。在工业控制领域中，相当广泛的生产过程和生产设备，都具有强关联的多输入多输出系统，对这类被控对象，多变量频域技术是一种实用有效的设计方法，但有些实际系统，由于系统结构和执行机构等因素，往往限制了空置量的取值范围，影响了控制效果，为解决这一问题，在系统解耦之后，对控制量进行约束优化调节，用于对啤酒温度的控制调节。啤酒发酵温度的多变量控制及在控制量受约束情况下的优化调节等系统可靠性高，适应性强，提高了啤酒的质量和产量，降低了耗能。啤酒种类：市场上的啤酒种类繁多，有生啤酒、熟啤酒、干啤酒、无醇啤酒等等。这些啤酒的成分不同，因为人的体质也有所不同，所以喝啤酒要因人而异。你可根据个人的身体状况，有选择的饮用，那会对你的身体更加有益。生啤酒：比较适于瘦人饮用，生啤酒(即鲜啤酒)是没有经过巴氏杀菌的啤酒。生啤酒中的鲜酵母可以促进胃液分解，增进食欲，加强消化，增加营养，对瘦人增强体质、增加体重也是有好处的。熟啤酒：经过巴氏杀菌后的啤酒就成了熟啤酒，因为酒中的酵母已被加温杀死，不会继续发酵，稳定性较好，不会在胃中继续繁殖，所以胖人饮用较为适宜。低醇啤酒：低醇啤酒利用特制的工艺令酵母不发酵糖，只产生香气物质，除了酒精，啤酒的各种特性都具备，滋味、口感都很好。适合于从事特种工作的人饮用，如驾驶员、演员等。无醇啤酒：普通的啤酒酒精度是3.5左右，无醇啤酒一般酒精度控制在1以下，不是说一点酒精含量都没有。这类啤酒属于低度啤酒，所以很适于妇女、儿童和老弱病残者饮用。干啤酒：这种啤酒源于葡萄酒，酒中所含的糖的浓度不同，把糖降到一定的浓度之下，就叫干啤酒。适合怕发胖和有糖尿病的病人饮用。啤酒槽的利用：一、啤酒糟 啤酒糟从根本上讲算不上是酒糟，因为它是啤酒厂麦芽进行糖化工艺，过滤后直接得到的滤渣，而不是经过发酵处理的糟，因此遭受的破坏程度最轻，营养成分相对也比较丰富，但也正因为如此，也很容易变质酸败，所以，要尽量缩短啤酒糟的运输和储存时间。有可能的话尽量只用当天出厂的的啤酒糟来进行发酵处理(有条件的最好是先进行粉碎处理,再降解处理，效果极好)。具体操作如下：酒糟与玉米粉（谷粉、高粱粉、麦麸、薯粉均可以）按八比二的比例，农富康饲料发酵剂的添加比例为1-2，混合搅拌均匀，控制含水量在60%左右最好（即用手抓一把成团，有水从手指间印出，但不滴出为度），混合后装入大缸或池中用力压紧压实后，用塑料薄膜压边密封，也可以直接装入密封塑料袋中将口扎紧。密封发酵三天即可饲喂B。 二、白酒糟 白酒糟一般是用高梁、玉米、大麦等几种纯粮发酵而成，为淡褐色，具有令人舒适的发酵谷物的味道，略具烤香及麦芽味，白酒糟相对啤酒糟来说储存时间要稍长一点。但也不宜存放时间过长后在发酵，也要选着尽可能新鲜的来发酵。具体的操作方式基本可以参照啤酒糟的发酵方式。 三、不新鲜酒糟 在发酵酒糟过程中不可避免的会遇到不新鲜酒糟的情况，由于裸露在空气中时间较长产生了一些霉菌，再加上酸味加重，直接发酵很难达到较好的效果，因此要求对其进行先烘干（或晒干）后才再进行发酵，最好是晒干后再进行粉碎，便成了酒糟粉，处理就更加方便。具体操作如下：酒糟与玉米粉（谷粉、高粱粉、麦麸、薯粉均可以）按七比三的比例，农富康饲料发酵剂的添加比例为3-4，混合搅拌均匀，控制含水量在60%左右最好（即用手抓一把成团，有水从手指间印出，但不滴出为度），混合后装入大缸或池中用力压紧压实后，用塑料薄膜压边密封，也可以直接装入密封塑料袋中将口扎紧。密封发酵三天即可饲喂。 发酵后的酒糟如果因为某种原因要长期保存，发酵后的酒糟物料则要密封严格，并压紧压实处理，尽量排出包装袋中的空气，这样基本上可以存放半年左右。在现今的社会之中，啤酒被人们所广泛接受，在炎炎夏日既享受了啤酒带给我们的清凉舒爽，又体会了啤酒给我们的身体带来的健康滋养。如何让啤酒对人类健康有所帮助，将啤酒变的更加具有风味和便于生产等等工业方面的难题，都在等着人们去一步步的发掘，在研究生产方法和新型菌株构建方面，这是不可缺少的，所以，在以后这方面技术将得到更大的发展。参考文献1、侯植悌，露天锥形发酵罐浅谈，酿酒，1986（04）2、Dequin S. The potential of genetic engineering for improving brewing. Wine-making and baking yeasts.Applied Microbiology and Biotechnology,20013、Russell DW,Smith M,Williamson VM. Nucleotide sequence of the yeast alcohol dehydrogenase gene.Journal of Biological Chemistry,1983(04)4、Kaneda H. Reducing activity and flavor stability of beer.Master Brew Assoc Am,20005、宋浩雷，敲除sfa1基因提高酿酒酵母乙醇合成能力的研究，微生物学报，2007,34（3），4214256、蔡勇，低乙醇脱氢酶活性的抗老化啤酒酵母工程菌的构建，微生物学报，2008，35（8），1171117