（轻工技术与工程专业论文）大容积发酵罐啤酒醇酯比的控制研究.pdf

摘要 摘要 啤酒的醇酯比是造成产品“上头 与否的重要因素之一。随着啤酒大罐体积越来越 大，啤酒的醇酯比也随之大幅度升高。本论文对大容积发酵罐贮酒期的发酵液醇酯比进 行了分析研究，摸索出影响醇酯比的主要因素，并对这些因素进行系统优化，从而降低 大容积发酵罐的醇酯比，使之与小容积发酵罐的醇酯比达成一致性。 经过对比研究发现，影响醇酯比的主要因素有酵母接种量和麦汁充氧量、降糖时间、 满罐温度和双乙酰还原时间。其中降糖时间、酵母接种量、麦汁充氧量与发酵液醇酯比 呈负相关，满罐温度和双乙酰还原时间与醇酯比呈正相关。不同糖化车间所生产的麦汁 中的不饱和脂肪酸和氨基酸的含量不同，造成发酵液的醇酯比产生差异。发酵罐容积的 差异也会导致发酵液醇酯比产生差异。 针对以上影响醇酯比的主要因素进行系统的工艺优化，包括减少酵母接种量、适当 增大麦汁充氧量、降低发酵罐的保压、降低主酵温度、对发酵液进行c 0 2 洗涤，均可以 降低大容积发酵罐的醇酯比，从而使大容积发酵罐贮酒期发酵液的醇酯比与小容积发酵 罐的醇酯比几乎一致。 研究发现发酵液中污染厌氧菌后，对发酵液醇酯比的影响大于好氧菌的影响。若严 格控制发酵液中的厌氧菌数量低于5 个m l ，不会对发酵液的醇酯比造成较大影响。 关键词：大容积发酵罐；醇酯比；一致性 a b s t r a c t t h er a t i oo fm g h e ra l c o h o lt 0e s t e ro fw 嬲o n eo ft l l em o s ti i i l p o r t a mf a c t o r sw h i c hw 嬲 c a u s e d “h e a d a c h e ”a r e r “i l ：凼g t h el 锄謦e rt l l ev o l u l n eo ff e 舰e n t a t i o nt a n kw a s t h e 1 1 i 曲e rm er a t i oo f m 曲e ra l c o h o lt 0e s t e ro fb e e rw a l s i t 、a sm o r ea i l dm o r el a r g e 讯t l lt ：h e 1 1 1 em t i oo fk 曲e ra l c o h o lt oe s t e ro f b e e ri l ll a r g ef e n n e n t a t i o nt a i l l ( i 1 1 也es t o r a g eo f f e m e m e dl i q u i dw 够r e s e a r c h e di i l 廿l i sn l e s i s t h cm a i nf a c t o r sw k c h 廿l er a t i oo fl l i g h e r a l c o h 0 1t oe s t e rw a sf o u l l da n dt l l e yw e r eo p t h m z e ds y s t e m a t i c 越l y t h e 如w a st l l a tt l l e r a t i oo fl l i g h e ra l c o h o lt oe s t e rw i l i c hw a sf e 锄e m e di i lt h el a r g et a 】 1 l 【w a sd e c r e a s e da l l da s s 妇i l a r 嬲t b a ti 1 1t 1 1 es m a l lf e r m e n t a t i o nt 趾1 l ( t h ef a c t o r sw 虹c ht h er a t i oo fl l i f ；! l l e ra l c o h o lt o e s t e ro ff e m l e n t e dl i q u i dw e r ei 对1 u e r l c e dw a u sa n a l y z e dd u r i n gm es t o r a g e i tw a sf o l l r l d l a tt h em a i nf a c t o r sw i l i c ht h er a t i oo fh i 吐e ra l c o h o l t oe s t e rw e r ey e a s t p i t c l l i l l gv o l u l n e ，、o r to x y g e n a t i o n ，s u g a rc o n s u m m a t i o nt i m e ，f e n i l e n t a t i o nt e m p e r a t u r ea t 也eb e g i i l l l i n ga n dd i a c e 锣lr e d u c t i o nt i m e 世e rr e s e a r c h 1 1 1 e r e 、v a st l l en e g a t i v er e l a t i o n s k p b e t 、v e e ns u g a rc o i l s 眦吼a t i o l l ，m ey e a s tp i t c l l i n gv o l u r n ea 芏1 d 、v o r to x y g e n a t i o n 、析mt l l er a t i o o fk 曲e ra l c o h o lt 0e s t e r ，w h i l et h e r ew 嬲廿l ep o s i t i v er e l a t i o n s m pb e 帆e e nf e 肌e n t a t i o n t e r n p e 触r ea tt h eb e g i n n i n ga 1 1 dd i a c e t y lr e d u c t i o nt i n l e 、杭mt h er a t i oo f1 1 i 曲e ra l c o h o lt o e s t e r t h ec o n t e mo fu n s a t l l r a t e df a c t va c i da 1 1 d 锄i n oa c i do f 、o r t 、v a sd i f 琵r e n t 、啊t hd i 行- e r e n t m a s h i n g 、 ，o r b h o p ，r e s u l t i i 培i i lt 1 1 a tt h er a t i oo ft h ek g h e ra l c o h o lt oe s t e ro ff e m l e n t e d1 i q u i d w a sd i f f e r e n t t h er a t i oo fk g h e ra l c o h o lt 0e s t e rw a sd i 丘e r e m1 l i t l ld i 强玎e n tf e 册e n t a t i o n t a nkv o l u m e i nc o m r a s ts t u d y ，也em a i n l ym f l u e n c ef a c t o r so nr a t i oo fa l c o h o lt 0e s t e ri sy e a s t p i t c b j n g ，t h eo x y g e nc o n t e mo f 、v o r tt l l et i m eo fs u g a rd e 伊a d a t i o n ，龟l lt a n kt e 】唧e r a t u r ea n d m et i r l l eo fv d k t h et i m eo fs u 9 2 u rd e 掣a d a t i o ni sn e g a t i v ec o r r e l a t i o n ，a i l dm eo t h e r si s p o s i t i v ec o n e l a t i o n t h er a t i oo fa l c o h o lt oe s t e ro ff e r m e n t e dl i q u i dw a sd i f r e r e n tw h j c hw a s f e r i n e n t e db yw o r t w i md i f ! 【e r e n tc o n t e n to fu n s a t u r a t e df 粕ra c i da n d 锄i n oa c i di i ld i 丘e r e m m a s h i n gw o r k s h o p t h ed i 虢r e n c eo fl a 唱ea n ds m a l lf e m e n t a t i o nt a i l km a k et h ed i 彘r e n c e o fr a t i oo fa l c o h 0 1t oe s t e r 1 1 1 ep r o c e s s i n g 、糯o p t i m i z e dt oa d j u s tm er a t i oo f h i 曲e ra l c o h o lt oe s t e r t 1 1 ey e a s t p i t c h i n gv o l u m ew a sd e c r e a s e d ，m ew o r to x y g e nc 6 m e n tw a si n c r e a s e dc e r t a i l l l y ，t h ep r e s s u r e o ff e 肌e n t a t i o nt 越l l ( a n dm em a i nf e 硼e n t a t i o nt e m p e 阳t l l r ew e r ed e c r e a s e d ，t h ef e m e n t e d 1 i q u i dw a ss t r i p p e db yc 0 2 t h er a t i oo fk g h e ra l c o h o lt oe s t e ri nl a 唱ef e n i l e n t a t i o nt a i 墩 c o u l db ed e 9 r e a s e db ya uo ft h e s em e m o d s t h er a t i oo fh i g h e ra l c o h o l t oe s 右e ri i lt h el a r g e f e 咖e n t a t i o nt a m ( w a sk e p tc o n s i s t e n c yw i t h 血t h es m a l lt a i 血 i tw a sf o u r l dt h a tt 1 1 er a t i oo f1 1 i 醢e ra l c o h o lt oe s t e rw a l si n n u e n c e d 如【u c hg r e a t e rb y a i l a e r o b i cb a c t e r i am a na e r o b i cb a c t e r i a t h er a t i oo f 王l i 曲e ra l c o h o lt oe s t e ro ff e 吼e n t e d l i q u i dw a s1 i 砌ee f r e c t e dw h e nt h ea n a e r o b i cb a 戍e r i aw e r el e s st h a n5 m l k e yw o r d s ：l a r g ef e h n e n t a t i o nt a i 山；r a t i oo fk g h e ra l c o h o lt oe s t e r ；c o n s i s t e n c y i i 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取 得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文 中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含本人为获得江南 大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志 对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 签名： 塾：垒：量日期：2 0 0 7 年0 8 月3 0 日 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解江南大学有关保留、使用学位论文的规定： 江南大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允 许论文被查阅和借阅，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库 进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文， 并且本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。 保密的学位论文在解密后也遵守此规定。 签名：童! 旦整导师签名： 日期：2 0 0 7 年0 8 月3 0 日 第一章绪论 第一章绪论 1 1 概述 啤酒是一种深受人们喜爱的低酒精度、营养丰富的饮料，近年来随着我国啤酒工业 的迅速发展，不仅啤酒的产量呈逐年上升的趋势，同时啤酒的整体质量以及消费者对啤 酒质量的需求与品评标准也在不断提高。中国啤酒9 0 以上在餐桌上饮用，有些酒多喝 几瓶就会感到头昏、头痛，很难继续喝下去，这种现象通常称“上头”。人在饮用酒精 饮料后，酒精经血管扩散到全身，有些人饮酒后，血管收缩，脸发白、发青，心跳加速； 多数人饮酒后血管扩张，脸发红，血液流动加快，有助于清除血管中积存物如胆固醇。 人的脑部是血液供应最集中的地方，酒中高级醇能使脑部神经收缩和痉挛，这种刺激就 感到“头痛”、“头昏 。所以酒类应努力降低酒中高级醇含量，特别是代谢缓慢的丙醇、 异戊醇、活性戊醇及b 苯乙醇，如果它们在啤酒中适量存在能赋予酒体丰满圆润，香气 协调、柔和；高级醇含量过高，酒液的口味有不愉快的苦涩味，但含量过低也会使酒液 有厚重的感觉，不纯正【1 1 。挥发酯在人脑部和高级醇相反，适宜的酯含量赋予啤酒愉快 的香气，缺乏时使人感到若有所失。因此，酒精饮料的高级醇与酯含量之比( 醇酯比) 至 关重要，啤酒的醇酯比应尽可能控制在3 5 4 5 ：1 。如何降低高级醇含量，适当提高挥发 酯含量，从而降低醇酯比是当前啤酒研究的又一重点。 随着我国人民生活水平的不断提高，人们对啤酒的品质和饮用后的感觉要求越来越 高，而某些啤酒在饮用后，使消费者有上头和头痛的感觉，而主要原因就是啤酒中的高 级醇含量过高从而引起高级醇和挥发酯的比例过高造成的。适宜的高级醇含量及组成， 不仅使啤酒口感醇厚、协调，而且会使香味更丰满；但高级醇、乙醛含量过高、比例不 协调，将严重影响啤酒的风味；酯是啤酒香气的主要载体，也是组成啤酒风味的主要物 质之一，酯类作为酵母的代谢产物，对啤酒风味有很大影响，适宜的酯含量赋予啤酒愉 快的香气，但过于突出时又会损害啤酒风味协调性。为了满足人们对啤酒质量的要求， 同时也为了产品的口感一致性，本课题对控制大容积发酵罐的醇酯比进行了研究。 影响醇酯比的因素有很多，凡是影响高级醇和酯的因素对最终的醇酯比都有影响， 只有发酵过程中产生的高级醇和酯含量稳定，醇酯比才能稳定。各种高级醇与酯的阈值 与风味特征见表1 1 。 1 2 国内外研究动态 中国食品发酵研究所王德良和张五九【2 】研究发现在发酵过程中酵母数达到高峰时和 贮酒期酯含量也继续增加；麦汁浓度差异对啤酒生产过程中酯类含量起主导作用；发酵 不同代数酵母产生的酯类不同，一代酵母产生的酯类较高；乳酸杆菌的污染对酯类含量 影响不大。管建良【3 】阐述了啤酒中酯类物质的形成机制及比率；分析了影响酯类物质形 成的动力学因素及其重要性；讨论了酯的性质及其对啤酒质量的影响；提出啤酒中酯类 物质的控制措施。徐建忠 4 】提出在相同条件下，发酵温度越高，其高级醇含量越高；带 压发酵可以控制高级醇形成；通过控制发酵条件可控制高级醇含量，特别是采用低温带 江南大学工程硕士学位论文 压发酵；麦汁浓度越高，其生成的高级醇也越多；高级醇的生成量与酵母代数呈正比。 谢庆云等【5 】提出要有效降低啤酒高级醇含量，可以通过选用产高级醇量少的酵母菌种， 并结合低的主酵温度和o 0 4 御a 的主酵压力进行发酵过程控制，可以收到良好的效果， 但具体情况应根据所用酵母菌种对环境条件的敏感性作相应的调整和探索，以免引起发 酵异常。 表1 1 啤酒中高级醇、酯的闽值以及合理范围浓度 t a b l el ln er e 雒o n a b l ec o n c e n t r a t i o na n dt h r e s h o l do f h i 曲e ra l c o h o i 勰de s t e ri i lb e e r t a v l o r 【6 】提出了酵母生长与高级醇、酯类产生的关系，如果温度有促进作用，二氧 化碳( c 0 2 ) 对细胞数量和酯( 速度和最终浓度) 有消极的影响，c 0 2 对酯类、高级醇和乙醇 产生有抑制作用，最后强调，即使麦汁和菌种相同，利用温度和压力的共同作用也可以 生产出风味不同的啤酒。 p e d d l e 【7 】通过试验得出风味物质对啤酒感官的影响。在本文中对于不同l a g e r 型酵 母以适当的接种量进行发酵得到的啤酒在风味上仅有微小的差异。用w 酵母菌种酿造 的啤酒区别于用f 菌种酿造的啤酒。然而w 菌种对接种量不太敏感。f 菌种则对接种 量比较敏感，这样就导致了成品酒的不同风味特点。 、，a n 嘲在大生产条件下，分析发酵压力和温度对酵母生长、c 0 2 产生量、高级醇和酯 的最终的浓度和生产动力学的影响，这项研究的目的是不改变麦汁浓度和酵母菌种，通 过改变发酵温度和发酵压力，寻求一个和谐统一的发酵条件，使酿造的啤酒具有特殊的 香气。 e n g a n 【9 1 说明了较高的溶解c 0 2 含量不影响乙酰转移酶活性，但会使细胞内乙酰辅 酶a 含量下降。结果认为细胞内乙酰辅酶a 含量在乙酸酯合成中起重要作用，并指出 溶解c 0 2 对酯形成的抑制机理与不饱和脂肪酸、类脂质、甾醇类对酯形成的抑制机理并 不相同。 1 3 课题研究意义 啤酒中的风味物质含量最高的就是高级醇及酯类物质，这些物质主要是在啤酒发酵 2 第一章绪论 过程中由酵母代谢产生的，因此其含量的高低主要依赖于酵母菌株以及发酵的工艺条 件，而在中国的啤酒中，酯香气一直是不太受欢迎的物质，一般而言，如果高级醇与酯 的含量比在3 5 ：1 的话，这种啤酒所具有的风味是比较协调、柔和的，但是每个品牌的 啤酒都具有自己的风味特点，因此所控制的醇酯比范围也就不同。 现代啤酒设备大多使用大罐发酵，罐体积越来越大( 6 0 0m 3 ) ，啤酒的口感越强烈， 高级醇含量越来越高，已经从过去的7 0 8 5m g l 增至lo o 1 2 0m g l ，而酯类含量越来 越少，从过去3 0 3 5m g l 降至1 0 1 5m g l ，醇酯比达到乒1 0 ：1 。 发酵罐体积越大，则对流强度越大，发酵速率越快。罐越高，罐各段温度差愈大， 酵母在罐内分布密度差愈大，因此使对流随之加速，发酵过快，增加高级醇生成。罐越 大，啤酒酵母承受压力( 液位和罐顶压力之和) 也会增加，也是造成高级醇升高，挥发酯 降低的原因，因此国外现在推广无罐顶压力的发酵，目的也是减少啤酒杂醇昧、调节醇 酯比。这是研究现代大罐发酵，为什么高级醇增加挥发酯降低的主要原因。 目前国内有许多啤酒界的科研人员对啤酒中高级醇与酯的含量进行了大量的研究， 大体上说明了高级醇和挥发酯的控制方法和影响因素进行了阐述，国外对这方面也有一 部分的研究，大部分是从发酵温度和压力方面对高级醇和酯的影响进行的研究。据工作 实践发现，小容积发酵罐因为其罐体较小，相对而言上中下三部分的温度比较容易控制， 酵母能够在麦汁中均匀分布，同时静压力较小，发酵过程较易控制，因此发酵液的醇酯 比也就比较容易控制，相反大容积的发酵罐的发酵过程就不容易控制。 目前国内外对醇酯比的具体数值没有明确的控制范围，应该根据各个啤酒品种的特 点，确定自己的风格。控制适宜的醇酯比是当前淡爽啤酒生产的关键。我公司生产的啤 酒主要特点是口感清爽、气味宜人、泡沫持久挂杯，但在市场上有消费者反映部分啤酒 产品易造成“上头”现象，主要就是由于啤酒的醇酯比过高造成。我公司小容积发酵罐 的啤酒醇酯比大约在3 5 4 5 ：l ，而大容积发酵罐的醇酯比一般在5 6 ：1 之间，相比而言 更易造成“上头”现象。为了提高和稳定产品质量，使不同体积发酵罐生产的啤酒质量 更趋于一致，本论文的主要内容是如何控制和降低大容积发酵罐生产的啤酒醇酯比，达 到3 5 4 5 ：1 。 1 4 主要研究内容 ( 1 ) 影响发酵液醇酯比的因素研究：对发酵原料、发酵设备、发酵工艺等方面对发酵液 醇酯比的影响进行分析。 ( 2 ) 微生物污染对啤酒醇酯比的影响与控制； ( 3 ) 发酵工艺优化调整醇酯比的研究。 江南大学工程硕士学位论文 第二章发酵罐醇酯比的影响因素 2 1引言 高级醇( 俗称杂油醇) 是啤酒发酵代谢副产物的主要成分，来自酮酸，与酵母合成细 胞蛋白质有关，对啤酒风味具有重大影响，超过一定含量，就会具有明显的杂醇味，饮 用过量还会导致人体不适。高级醇的形成与酵母菌株、麦汁成分及发酵条件有密些关系。 啤酒中绝大多数的高级醇是在主发酵期间、酵母繁殖过程中形成的，也就是在酵母 合成细胞质时形成。形成高级醇的代谢途径有两方面： 降解代谢途径( 又名埃尔利希( e h d i c h ) 代谢机制) ：在这个代谢途径中，高级醇由氨基 酸形成，其代谢过程包括：氨基酸被转氨为c c 酮酸；、酮酸脱羧成醛( 失去一个碳原子) ； 醛还原为醇。以上三个过程归纳为图2 1 所示。 ：r c h c o o h + r ，c h c o o h 璧! 氅r c o c o o h 十r ， c h c o o h l 一 f n h 2：n h 2 图2 1 高级醇通过降解代谢途径形成 f 追。2 - 1t h ep a t h w a yo f h i g h e ra l c o h o lb yc a t a b 0 1 i s m 合成代谢途径：由糖类提供生物合成氨基酸的碳骨架，在其合成中间阶段，形成了 o 【酮酸中间体，由此脱羧和还原，就可形成相应的高级醇，其代谢途径见图2 2 所示。 酯的形成过程见图2 3 所示。 ，一- ：葡萄耱 _ ：。+ ： 丙酮酸_ l正丙酵 l j ，0o - 一一卜：j曩。一0 j q 。酮基b 一甲基异戊酸一a 一霞基异戊酸叶矗一酮基募已酸 ：j r 舅亮氟酸 卜p 缎氨酸r 守、凳叠美 ! ：o 写o| 每媳：。悔c 。：； 甲基乙醛异丁醛 异戊醛 l 磐2olg 訾：l 霉攀2 ji审审申 广1 厂 厂1 l 活性异戊醇|l 异丁醇|i 异戊醇| 1 1 一，。一一_ j l j 图2 2 高级醇通过合成代谢途径形成 第二章发酵罐醇酯比的影响因素 r c 轻2 0 h + r c o s o a t - 圆l ：! 乙醛 ： 乙醇 r c h # o o r + c o a s h 氨基酸 l 酮酸 图2 - 3 酯的合成途径 f i g 2 3t h ep a t h w a yo f e s t e r 上述途径，酒中异戊醇、活性戊醇、异丁醇7 6 来自糖代谢，2 5 来自氨基酸脱羧 还原，但在低氨基酸和高氨基酸麦汁中将打破此比例。 综上所述，贮酒期发酵液的高级醇与挥发酯的生成量的多少，受许多因素影响，包 括酵母本身、酵母接种量、麦汁充氧量、以及发酵原料，本章主要从发酵原料、发酵设 各、发酵工艺方面进行分析，从而得出最优的发酵工艺以更好地控制大容积发酵罐贮酒 期发酵液醇酯比。 2 2 材料与方法 2 2 1 主要材料 酿酒酵母大生产啤酒酵母 糖化麦汁 1 4o p 麦汁 发酵罐 2 8 0m 3 和4 8 0m 3 显微镜日本奥林巴斯 血球计数板上海求精生化仪器厂 2 2 2 主要仪器与设备 h p 6 8 9 0 毛细管气相色谱仪美国安捷伦公司 发酵车间麦汁充氧系统：空气质量流量计、减压阀、保德阀、p l c 系统、电磁阀、 手动节门、文丘里管、无菌风及杀菌系统 2 2 3 主要分析方法 a 风味物质的检测方法 色谱条件：毛细管色谱柱( d b w a ) ( e t r 3 0m 0 5 3m m i d ，膜厚1 o 肛m ) ；柱温：起 始3 5 ，以1 0 m i n 程序升温至1 5 0 再以2 0 m i n 升温到1 8 0 ，继续恒温5m i n ； 进样口温度：1 5 0 ；检测器温度：2 0 0 ；载气为高纯氮气，流速为5m l m i n ；氢气 糖 一 队一蒜嘲卜蝻 稠_ _ 磷嵩、 江南大学工程硕士学位论文 3 0m i ，m i n ；空气4 0 0i n l m i i l ；采用分流迸样，分流比为l ：l 。样品制备：啤酒于5 冷 藏，量取5i n l 酒液于2 0m l 顶空瓶中，添加2 og l 正丁醇溶液0 1 0m l ，加密封垫及 铝盖密封，振荡混匀以供项空气相色谱测定。 b 酵母细胞的计数方法 把酵母液稀释成5 5 0 倍，稀释悬浮液的p h 必须控制在2 5 以下，避免酵母凝聚， 然后把酵母悬浮液用力摇匀，脱气。然后取1 滴于血球计数板上，盖上一块盖玻片，轻 轻下压，让多余的液体溢出。静置3m 证，待酵母细胞稳定后，移至显微镜上观察。计 数时，计算载玻片上的两个计数室内含有的完整细胞总数。共制作5 次新的载玻片样品， 重复计数，即得到1 0 个计数室内含有的细胞总数，并计算求其平均值。结果表示：细 胞数m l = ( 一个计数室全部的平均细胞数) ( 稀释率) 1 0 4 c 二氧化碳检测方法 取样检验，控制杆拉出，仪器的入口和出口打开，量管与出口相连。测量：控制杆 压下，仪器的入口和出口关闭，具有气室功能的量管与样品室关闭，二氧化碳的测量由 磁铁进行控制。节流阀的螺杆被安置在样品室的出口处，通过调节流速来控制压力，流 速越小压力越大；反之，流速越大压力越小。 显示内容：一测量开始 一读取测量值 2 2 4 试验设计与方案 a 对贮酒期发酵液的醇酯比进行相关性分析，从而确定出主要影响因素； b 发酵原料对贮酒期发酵液的醇酯比的影响，其中包括： 1 不同糖化车间的麦汁发酵产生的醇酯比 2 麦汁浓度对贮酒期发酵液的醇酯比的影响，发酵工艺参数规定为： 麦汁满罐温度：7 9 ；酵母接种量：2 0 1 0 6 个m l ；麦汁充氧量：氧溶解率控制 在3 5m l 。主酵过程各工艺参数控制要求： ( 1 ) 主酵采用l o 恒温发酵； ( 2 ) 糖度降到3 8o p 时，升压。根据发酵罐的实际情况，4 8 0t 罐保压o 0 9m p a ，2 8 0 t 罐保压0 1 0m p a 。 ( 3 ) 贮酒期温度控制在o 7 左右，贮酒时间l od 方可滤酒。 ( 4 ) 其它工艺同1 3o p 。 3 提高糖化辅料比对贮酒期发酵液的醇酯比的影响，发酵工艺参数控制为： 麦汁满罐温度：7 9 ；酵母接种量：2 0 1 0 6 个m l ：麦汁充氧量：与原工艺相同； 发酵过程各工艺参数控制要求： ( 1 ) 主酵采用1 0 恒温发酵； ( 2 ) 糖度降到3 8o p 时，升压。根据发酵罐的实际情况，4 8 0t 罐保压o 0 9m p a ，2 8 0 t 罐保压o 1 0m p a 。 ( 3 ) 贮酒期温度控制在0 7 左右，贮酒时间1 0d 方可滤酒。 ( 4 ) 其它按原工艺执行。 6 第二章发酵罐醇酯比的影响因素 4 糖化原料变化，即增加5 小麦芽，发酵工艺参数控制如下： 麦汁满罐温度：7 9 ；酵母接种量：2 0 1 0 6 个m l ；麦汁充氧量：与原工艺相同； 发酵过程各工艺参数控制要求： ( 1 ) 主酵采用1 0 恒温发酵； ( 2 ) 糖度降到3 8o p 时，升压。根据发酵罐的实际情况，4 8 0t 罐保压0 0 9m p a ，2 8 0 t 罐保压o 1 0m p a 。 ( 3 ) 贮酒期温度控制在o 7 左右，贮酒时间1 0d 方可滤酒。 ( 4 ) 其它按原工艺执行。 5 不同酵母代数对贮酒期发酵液的醇酯比的影响：不同代数酵母进行发酵后，对发酵 液进行风味物质的检测，并结果进行分析。 c 发酵设备对贮酒期发酵液的醇酯比的影响：根据发酵罐体积的不同，而其它条件相 同，对贮酒期的发酵液进行风味物质的检测，并对其醇酯比进行分析 d 调整发酵工艺对贮酒期发酵液的醇酯比的影响 1 调整酵母接种量，以控制贮酒期发酵液的醇酯比： 将麦汁的酵母接种量由2 0 1 0 6 个m l 分别减少为1 8 1 0 6 个m l ( 方案1 ) 和1 5 1 0 6 个m l ( 方案2 ) ，同时跟踪检测发酵液中各个阶段悬浮的酵母数，注意降糖时间，到贮 酒期检测发酵液的风味物质。麦汁充氧量按原工艺执行，具体工艺参数见表2 1 。 表2 1 具体工艺参数 t 幻l e2 1d e t a i l e dt e c i l l l o l o g c i a lp 蹦l m e t e r 2 调整麦汁充氧量，以控制大容积发酵罐的贮酒期发酵液的醇酯比，试验方法如下： 对糖化冷麦汁迸发酵罐过程中，进行不同程度的麦汁充氧，用氧溶解率控制麦汁充 氧量的大小，充氧量的最适值用发酵过程的降糖时间和贮酒期发酵液的醇酯比来评价。 3 c 0 2 洗涤对大容积发酵罐的贮酒期发酵液的醇酯比的影响： 发酵罐满罐后，自然升温至工艺要求，当发酵罐糖度降到工艺要求时，关闭发酵罐 的风管让其保压，在发酵过程中的不同阶段进行c 0 2 洗涤，c 0 2 洗涤试验方案见表2 2 。 表2 2c 0 2 洗涤试验方案 t 出i e2 - 2t h ep r o j e c to fc 0 2w a s h i n gt e s t 注：放压的方法为瞬间释放，即从o 。1m p a 瞬间放到o 。0 6m p a ；二氧化碳纯度必须保证在9 9 9 9 以上， 7 江南大学工程硕士学位论文 否则将影响清酒的溶解氧。 4 调整发酵罐保压压力以控制大容积发酵罐的贮酒期发酵液的醇酯比： 适当调整大容积发酵罐的保压范围( 见表2 - 3 ) ，在试验过程中，检测各阶段的酵母数 和死亡率，到贮酒期检测发酵液的风味物质，并关注清酒的c 侥含量。 表2 3 发酵罐保压压力的设计方案 t a b l e2 3d i s i 印o ff e 眦e n t a t i o nt a n l cp r e s s u 陀 5 调整主酵温度控制大体积发酵罐的贮酒期发酵液的醇酯比： 麦汁发酵罐满罐后，分别自然升温到1 0 、1 1 和1 2 ，执行不同主酵温度， 其它操作方法相同，发酵液到贮酒期检测风味物质。 2 3 结果与讨论 2 3 1 贮酒期发酵液的醇酯比相关性分析 根据生产中收集到的各种相关数据进行了相关性分析，根据统计应用经验，相关系 数在o 3 一o 。5 的值视为有相关，o 5 一o 8 为相关性显著，分析结果见表2 4 所示。 从相关性来看，影响总醇的主要因子是降糖时间，其次是酵母贮存天数，负号表示 反相关，即降糖时间越长、酵母贮存天数越长越有利于总醇的降低；影响总酯的主要因 子是酵母接种量和麦汁充氧量，说明酵母接种量和麦汁充氧量越大，则产生的酯含量越 多，而糖化锅次的相关系数为o 3 ，所以说不是显著因素。双乙酰还原时间则起到反作 用，说明双乙酰还原时间越长，发酵液中产生的酯含量越少。影响醇酯比的主要因子是 酵母接种量和麦汁充氧量，其次是降糖时间、糖化锅次，都是反相关，说明酵母接种量 和麦汁充氧量适当增加，醇酯比会降低；而降糖时间越长，则醇酯比越低；而满罐温度 和双乙酰与醇酯比是正相关，说明满罐温度越高，发酵越剧烈，产生的醇酯比越高，双 乙酰还原时间越长，产生的醇酯比越高。 表2 4 相关性分析数据 亿i b l e2 4t h er e l a t i o n s h i po fa n a l y t i c a ld a t a 分别拟合多因子回归方程如下； 总高级醇：y = 一o 3 2 5 x l 一1 18 3 3 x 2 + 16 5 9 5 ( n = 9 2 ，r 2 = 0 3 7 6 6 ) 降糖时间( x 1 ) 酵母贮存天数( x 2 ) 总酯：y = 1 7 7 8 3 6 x l + 0 1 5 0 7 x 2 + 0 7 0 9 5 x 3 1 3 0 8 8 x 4 9 3 1l ( n = 9 2 ，r 2 = o 6 35 2 ) 酵母接种量( x 1 ) 麦汁充氧量( x 2 ) 糖化锅次( ) ( 3 )双乙酰( ) ( 4 ) 醇酯比： 第二章发酵罐醇酯比的影响因素 y = o 0 2 4 2 x l o 0 8 3 8 x 2 3 4 1 9 1 x 3 - o 0 2 2 ) ( 4 一o 1 4 1 5 x 5 + 0 2 2 7 2 ) ( 6 + 1 3 9 9 7 4 ( n = 9 2 ，= o 6 0 4 5 ) 降糖时间( x 1 )满罐温度c 磁)酵母接种量( x 3 ) 麦汁充氧量( x 4 ) 糖化锅次5 )双乙酰6 ) 其中：n 为样本个数，r 为负相关系数，均通过置信度9 0 检验。 综合上述回归方程中对高级醇、酯类以及醇酯比的影响因素的分析，不难看出，发 酵液的降糖时间对这三者的影响都很大，而其它几种因素又都分别影响降糖时间的稳定 性，所以要想降低发酵液的醇酯比，必须先稳定降糖时间。 为了逐步提升成品酒的风味、口味一致性，合理控制发酵速度是控制醇酯比的前提。 本阶段对降糖时间与贮酒期发酵液风味进行了较为系统检测，并对其进行了分析。不同 降糖时间所对应的贮酒期发酵液风味物质数据如表2 _ 5 所示。 表2 5 不同降糖时间与醇酯比的关系 t a b l e2 5t h er e l a t i o n s h i po f t h et i m eo f s u g a rd e g r a d a t i o na n dr a t i oo fa l c o h 0 1t oe s t e r 由表2 5 司知： ( 1 ) 对于同体积发酵罐的发酵液而言：降糖时间越短，发酵速度越快、越剧烈，因 此产生的高级醇越多，导致醇酯比过高。 ( 2 ) 同等条件下，小罐的发酵速度趋于缓和，大罐的发酵速度呈现较为剧烈的现象。 ( 3 ) 麦汁来源不同，发酵速度会受到一定的影响。 上述结果与我们平时品尝不同体积罐的发酵液时产生的结果是相辅相成的：同等酒 龄下，大罐发酵液口味略显刺激，且个别罐发酵液异杂风味较为突出；而小罐的发酵液 就要比大罐的柔和、干净得多。 综上所述，对于不同体积的发酵罐，应通过调整酵母接种量及麦汁充氧量来控制发 酵速度：小罐的酵母接种量要适当高于大罐的添加量，麦汁充氧量可比大罐大一些。当 然，这些参数也要根据实际情况进行调整，只有这样，才有可能使得体积相差较大的罐 酿制出的啤酒口味及风味趋于一致。目前小容积的发酵罐的醇酯比值比较稳定，一般控 制在3 5 4 5 ：1 之间，所以本课题主要就是通过调整发酵工艺，使大容积发酵罐的醇酯 比与小容积发酵罐的达成一致，使所有发酵液的口感达成一致性。 2 3 2 发酵原料对醇酯比的影响 a 不同糖化车间的醇酯比 因为各个糖化车间的设备不同，所使用的原料以及辅料添加量不同，所以产生的麦 汁质量也就不同，两个糖化车间的麦汁检测数值对比见表2 6 。 9 江南大学工程硕士学位论文 通过表2 6 中数据可以看出，第二糖化车间的各项数值均比第一糖化车间略微高一 些，下面就两个糖化车间的醇酯比进行分析，结果见图2 4 和表2 7 。 6 5 5 5 4 5 3 5 2 5 + 耀耥比+ 二糖醇醑比 l6l l1 62 l2 63 l3 64 l 实验次数 图2 4 糖化车间的醇酯比对比图 f i g 2 4t h er a t i oo fa i c o h o lt oe s t e ri nm 弱h i n gw o r l ( s h o p 表2 7 两糖化车间醇酯比对比数据 t a b l e2 7t h ec o 赡a l s td a t ao fr a t i oo fa l c o h o lt oe s t e ri nt 、v om a s h i n gw o r k s h o p 由表2 7 中数据可知： 1 】麦汁中的不饱和脂肪酸含量低，则减少酯类合成，这是因为不饱和脂肪酸直接抑制 酯类合成酶丸盯的活性，同时改变了细胞膜的物理状态，能在不改变发酵率的情况 下，增加酵母干物质的产生，因而能有效地增加酯类合成。 2 ) 第二糖化车间的总氨基酸含量略高于第一糖化车间，氨基酸是酵母同化的主要氮源， 氨基酸含量高就会抑制高级醇的产生，反之则促进高级醇生成。 3 ) 第二糖化车间的醇酯比比第一糖化车间的要低。 4 ) 糖化车间不同，则产生地醇酯比的差异会很大。本论文以下试验过程分析，如没有 特殊说明均表示为同一糖化车间生产的麦汁。 b 麦汁浓度增加对发酵液醇酯比的影响 麦汁浓度的变化会给酵母的生长繁殖带来一定的影响，本试验在发酵过程关注的 是酵母从外观形态到镜检情况中的变化。1 4o p 麦汁的接种酵母性能及其对发酵过程的 影响分析见表2 8 、2 9 所示。贮酒期发酵液的各项指标见表2 1 0 。 表2 8 中使用后的死亡率是指1 # 、2 # 、3 # 试验罐升压4d 后，取酵母泥检测的各项 指标。从表2 8 来看，1 4 叩清爽啤酒麦汁的营养成分完全可以满足酵母的需要，试验罐 l o 第二章发酵罐醇酯比的影响因素 升压后酵母的各项指标与接种时未发生显著变化。 试验罐升压4 d 后取其酵母泥检查外观情况，发现其颜色微黄，略稀、口感稍涩。 这些表现与酵母代数偏高有关系。 表2 8 相同1 4o p 麦汁接种酵母性能统计表 1 a b l e2 8t h es t a t i s t i c so f y e a l s tc a p a b i l i t yi i l1 4o p w o r t 表2 91 4 。p 麦汁发酵过程各参数统计表 1 a b l e2 9t h ep a r a m e t e rs t a t i s t i c so ff e n i l e n t a t i o no f l4 。pw o r t 发酵罐号 l23 对照备注 出芽率( 呦 死亡率( 呦 酵母数( 1 0 6 个m l ) 糖度( 。p ) 死亡率( 呦 酵母数( 1 0 6 个m l ) 死亡率( 呦 降糖时间( h ) 双乙酰还原时间( d ) 贮酒酵母数( x 1 0 6 个 m l l 满罐阶段 高泡期 7d 时 从镜检看酵母形态与1 3o p 无明显变化。由于是生产淡季，酵母贮存时间稍长，基 本在满罐1 2d 左右，因此造成种酵母死亡率偏高。 从表2 9 中满罐酵母数、发芽率等指标可知，试验罐的酵母接种量是合理的，在2 0 2 5 1 0 6 个m l 。其中3 # 罐的满罐酵母数偏高，主要是由于其满罐时间长所致，其满罐 时的酵母出芽率较高也证实了这一点。 双乙酰还原至0 0 7m g l 的时间稍长，平均为1 1d ，比对照罐延长了ld ，这表明虽 然酵母的营养环境发生了变化，但是接种酵母的变化不是很大。 随着麦汁浓度的提高，酵母接种量及麦汁充氧量均相应提高，在这个前提下，酵母 对麦汁中碳源的利用速度是合理的，使得发酵液的降糖时间得到了合理控制。 发酵过程其它指标分析：沉淀物的排放量与1 3o p 时基本一致。由于对降温速度的 严格控制，从而确保了1 4o p 清爽酒的贮酒温度，所有试验罐滤酒前的温度均控制在 o 7 1 。且在这一温度下发酵液的冷贮时间保持在5d 以上，使得冷混浊物得到了 笱跖猫m“粥加 m 沁甜懿抛9僦加 m卵弭踮”；耋圪 m i 9 7 7 4 5 2 3 l粼盯从踮跎n ， 江南大学工程硕士学位论文 充分的析出，为确保啤酒胶体稳定性打下了坚实的基础。滤酒前品评1 4o p 发酵液，其 表现为口感协调、风味正常、口味柔和。为了确保啤酒保质期，要求待试验罐发酵液贮 酒大于1 0d 后才通知发酵车间滤酒。 袁2 1 0 贮酒期发酵液各项指标 t l b l e2 lot h et o t a ld a t ao f f e r m e n t e db r o t hi n 伽es t o r a g eo ff e m e m e dl i q u i d ( m g l ) 从表2 1 0 可得，1 4 叩发酵液的乙醛含量明显高于1 3o p 酒。由于麦汁浓度提高、 酵母接种量及通风量均有所提高，导致酵母产生的乙醛含量的增多。另外，从表2 一1 0 所示的s 0 2 含量也比对照罐要低，这也是乙醛含量高的一个主要原因。这是因为乙醛会 与啤酒中的s 0 2 产生共同作用，产生加合物，进而减少游离态的乙醛。 1 4o p 发酵液的总高级醇量与1 3o p 发酵液相差不大，但是酯产生量却有明显提高， 说明麦汁浓度升高可以增加酯含量，有利于降低醇酯比。 c 辅料比增加对醇酯比的影响 辅料比增加会引起碳氮比失调，缺乏同化氮，限制酵母生成，使碳转化的乙酰辅酶 a 增加，酯也增