（轻工技术与工程专业论文）桶装鲜啤酒产品的研究与开发.pdf

摘要 摘要 桶装鲜啤酒酿造不仅是一个产品的生产，更重要的是生产理念的更新。作者从生产 实际出发，对桶装鲜啤酒酿造及其关键技术进行了归纳和总结，得到以下结论： 桶装鲜啤酒的研究必须始终贯穿淡爽、柔和、新鲜的特点要求，从酿造水、原辅料、 糖化、发酵、过滤、灌装等各个方面进行控制。作为啤酒中最大的成份，酿造水必须达 到饮用水标准，并且从理化、微生物、口味方面加以保证；麦芽必须控制好总氮、葡聚 糖、多酚等主要指标；淀粉必须控制好总酸及新鲜度；糖化过程必须适当降低糖化温度， 以提高可发酵性糖含量；发酵必须适当降低发酵温度，以提高啤酒的柔和度；过滤及灌 装过程控制好溶解氧的增量，以防止啤酒的氧化，影响新鲜度。 桶装鲜啤酒酿造过程必须保证整个过程的无菌化生产控制。首先必须建立微生物系 统检测计划及判定标准，从制度上对微生物控制过程进行监控。作为啤酒组成的重要成 份，在实际生产中发现脱氧水对微生物控制有着十分重要的影响，必须根据各个公司的 具体情况建立清洗杀菌工艺。气体如c 0 2 、n 2 、无菌空气等与啤酒直接充入或相接触， 保证气体的卫生状况对啤酒也至关重要。发酵罐清洗可根据不同的微生物状况选择不同 的清洗工艺，有条件尽可能采用热清洗工艺，以保证清洗效果。 建立各种卫生制度。啤酒发酵以实现纯种酿造为中心；啤酒过滤、灌装以预防微生 物二次污染为中心；c i p 以预防颗粒物对被清洗设备的污染为中心。 溶解氧的控制对桶装鲜啤酒来说也是非常重要的环节。其重点区域在于糖化、过滤 及灌装。糖化过程必须控制好麦汁t b a 值，过滤过程必须控制好发酵液进酒增氧、过 滤酒头及各类添加剂添加操作。灌装过程关键控制好清酒管路增氧及灌装过程增氧。 关键词：桶装鲜啤酒；关键技术；淡爽、柔和、新鲜；无菌化生产；卫生制度；溶解氧 a b s 缸a c t a b s t r a c t d r a f tb e e ri nb a r r e lw a sn o to n l yak i n do fb e e rp r o d u c t ，b u ta l s ot h eb r e w i n gc o n e 印t u p d a t e t h eb r e w i n ga n dk e yt e c h n o l o g yo fd r a f tb e e ri nb a r r e lw a ss u m m a r i z e di nt h et h e s i s f r o mt h eb r e w i n gp r a c t i c e t h em a i nc o n c l u s i o n sw e r ea sf o l l o w s ： i tw a sc o n t r o l l e dt h a tt h eb r e w i n gw a t e r , r a wm a t e r i a l ，m a s h i n g ，f e r m e n t a t i o n ，f i l t r a t i o n a n dp a c k a g ef o rp r o d u c t i o no fd r a f tb e e ri nb a r r e l b r e w i n gw a t e rw a sm e tw i t ht h es t a n d a r d o fd r i n k i n gw a t e r , t h ep h y s i c a la n dc h e m i c a li n d e x e s ，m i c r o o r g a n i s ma n dt a s t ew e r ea l s om e t m a nw a sp a i da t t e n t i o nt ot h ec o n t e n to ft o t a ln i t r o g e n ，g l u c a na n dp o l y p h e n o l ，s t a r c hw a g p a i da t t e n t i o nt ot h et o t a la c i d i t ya n dg r e e n n e s s t h em a s h i n ga n df e r m e n t a t i o nt e m p e r a t u r e w a sd e c r e a s e dal i t t l ef o ri n c r e a s i n gf e r m e n t a b l es u g a rc o n t e n ta n db e e rs o f tt a s t e t h e i n c r e m e n to fd i s s o l v e do x y g e nc o n t e n tw a sc o n t r o l l e dd u r i n gf i l t r a t i o na n dp a c k a g e t h es t e r i l i z a t i o np r o d u c t i o nc o n t r o lw a sc o n f i r m e di nt h ep r o d u c t i o np r o c e s s i n go fd r a f t b e e ri nb a r r e l f i r s t l y , t h ee x a m i n a t i o np l a na n dd e t e r m i n a n tc r i t e r i o nf o rt h em i c r o o r g a n i s m s y s t e ms h o u l d b ee s t a b l i s h e d t h e n t h em i c r o o r g a n i s mc o n t r o lc o u l db em o n i t o r e d s y s t e m i c a l l y rw a sf o u n di nt h ep r a c t i c et h a tt h ed e - o x y g e nw a t e rw a sv e r yi m p o r t a n tf o rt h e m i c r o o r g a n i s mc o n t r 0 1 ，n l ec l e a n i n ga n ds t e r i l i z a t i o np r o c e s s i n gs h o u l db ee s t a b l i s h e d a c c o r d i n gt h ep r a c t i c a ls i t u a t i o n t h eg a sw h i c hw a sc o n t a c t e dw i t hb e e rd i r e c t l ys u c ha s c a r b o nd i o x i d e ，n i t r o g e na n ds t e r i l i z e da i rs h o u l db ek e p ts a n i t a t i o n r n l ec l e a n i n gs y s t e m s h o u l db ec h o s e n a c c o r d i n gt h ed i f f e r e n tm i c r o o r g a n i s mc o n t a m i n a t i o nf o rt h ef e r m e n t a t i o n t a n k h o tc l e a n i n gp r o c e s s i n gw a sc h o s e na sm u c ha sp o s s i b l ef o rg u a r a n t e e i n gt h ec l e a n i n g r e s u l t a nk i n d so fs a n i t a t i o ns y s t e m sw a se s t a b l i s h e d t h ek e yp o i n to fb e e rf e r m e n t a t i o nw a s p u r es t r a i n r e - c o n t a m i n a t i o no fm i c r o o r g a n i s mw a sp r e v e n t e di nb e e rf i l t r a t i o na n dp a c k a g e t h ee q u i p m e n tw h i c hw a sc l e a n e dw a sa v o i d e dt ob ec o n t a m i n a t e db yp a r t i c l ei nc ps y s t e m i tw a sv e r yi m p o r t a n tf o rd r a f tb e e ri nb a r r e lf o rd i s s o l v e do x y g e nc o n t e n tc o n t r 0 1 t h e k e yr e g i o nw a sm a s h i n g ，f i l t r a t i o na n dp a c k a g e t h et b a v a l u eo fw o r tw a sc o n t r o l l e di nt h e m a s h i n g t h ei n c r e m e n to fd i s s o l v e do x y g e na n da d d i t i v ew e r ep a i da u e n t i o ni nf i l t r a t i o n k e yw o r d s ：d r a rb e e ri nb a r r e l ，k e yt e c h n o l o g y , l i g h ta n ds o f t ，f l e s h ，s t e r i l i z a t i o np r o d u c t i o n ， s a n i t a t i o ns y s t e m ，d i s s o l v e do x y g e n 独创l 生声明 本人声明所呈交的学位论文是苯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 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， 并且芬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： 导师签名： 日 期： 日 期： 第一章绪论 第一章绪论 1 1 中国啤酒工业发展概况 我国是世界啤酒生产和消费大国。自改革开放以来我国啤酒产量发展迅猛，1 9 5 3 年全国啤酒总产量为2 7 4 万千升，1 9 7 9 年全国啤酒总产量为3 7 3 万千升，1 9 8 8 年全国 啤酒总产量为6 5 6 4 万千升，成为仅次于美国、德国名列第三的啤酒大国，1 9 9 3 年全国 啤酒总产量为1 1 9 0 万千升，仅次于美国而居世界第二，2 0 0 2 年中国啤酒产量在持续九 年居世界第二后以2 3 8 6 万千升的产量超过美国居世界第一。2 0 0 5 年啤酒产量突破3 0 0 0 万千升，2 0 0 7 啤酒产量达到3 9 3 1 3 7 万千升，比2 0 0 6 年的3 4 5 4 7 8 增长1 3 8 t 1 1 。 1 9 7 9 - 1 9 9 4 年国内啤酒年均增长幅度在2 0 以上，年产量增幅最高时达到3 0 以上，1 9 9 5 年以来我国啤酒产量增长速度放慢，但年均增幅仍达到7 以上。 目前，我国的啤酒工业正朝着大型化、集团化的方向发展。我国的啤酒生产企业数 量经历的是一个从少到多而后又减少的轨迹。1 9 7 9 年全国啤酒企业的总数为9 0 多家， 到1 9 8 8 年达到高峰数8 1 3 家，2 0 0 2 年全国啤酒企业数量为3 5 6 家。自1 9 8 8 年以来啤酒 企业数量减少的主要原因是我国啤酒企业的兼并重组，啤酒企业向着大型化、集团化的 方向发展。2 0 0 2 年全国啤酒企业总数3 5 6 家，较上年减少2 7 家。5 万千升以上的啤酒 企业8 4 家，比上年减少1 8 家，但产量规模更为集中，其产量占全国总产量的8 2 8 。 目前全国有3 0 个规模大小不等的啤酒集团，集团和企业形成了不同规模的四个集团军。 第一集团军是产量3 0 0 万千升以上的华润、青啤和燕京三大巨头。2 0 0 7 年华润雪花啤酒 集团的啤酒产量为6 9 7 万千升；青啤集团5 0 6 万千升；燕京啤酒集团4 0 1 万千升，三大 集团合计啤酒产量1 6 0 4 万千升，占全国总产量的4 0 8 ，增长率达到了1 3 8 。第二集 团军年产量在1 0 0 万千升以上，包括英博、重啤、金星、哈尔滨、珠江等5 家企业，合 计啤酒产量8 9 3 万千升，占全国总量的2 6 7 。第一、第二集团军产量占全国总量的 6 7 5 。第三集团军为3 0 万千升到1 0 0 万千升的啤酒厂，包括金威、三得利、大富豪、 百威等7 家企业，总产量达到3 2 2 万吨，占全国总产量的8 2 。第四集团军是3 0 万千 升以下的企业，数量较多，但产量比例相对较低。 回顾2 0 0 7 年，对我国啤酒工业的评价是【l 】：啤酒产量快速增长，创近年来的最高水 平；啤酒价格继续攀升，销售收入增加；原料价格波动，对啤酒生产成本产生较大影响； 啤酒行业技术经济指标进一步改善，整体效益有一定提升；外资并购持续高涨，内资强 强联合成效显著；装备国产化有进展，企业管理模式逐步与国际接轨。 1 2 桶装鲜啤酒开发的意义 根据g b 4 9 2 7 - 2 0 0 1 啤酒国家标准的规定【2 】，鲜啤酒是指不经过巴氏杀菌或高温瞬 时灭菌，成品中允许含有一定量活性酵母菌，达到一定生物稳定性的啤酒，其保质期不 少于5 天。桶装鲜啤酒具有鲜啤酒的品质要求，由于其不经巴氏灭菌或瞬时高温灭菌， 所以口味具有纯生啤酒的新鲜特点。它采用物理过滤方法除菌，使啤酒中的营养组分得 江南大学工程硕士学位论文 到了更多的保留，抗氧化能力得到了大幅度提高，因此，桶装啤酒的口感比热法杀菌啤 酒更干净、更新鲜。 目前啤酒的包装方式主要由以下三种：瓶装、罐装、以及桶装。其中的瓶装和罐装 啤酒在这些年中已经得到了飞速的发展，特别是瓶装啤酒，在目前我国的啤酒总销量之 中，已经占到了绝大多数。以0 8 年啤酒行业内部交换资料来看，瓶装啤酒的总量占到 了整个啤酒销售总量的7 5 ，罐装啤酒占到了总量的2 4 2 ，桶装啤酒仅仅占到了总量的 0 8 。但是从消费的趋势以及行业发展的前景来展望，桶装啤酒在未来的一段时期内， 将会是啤酒增长中非常重要的一极。 桶装啤酒在国外已经有了3 0 多年的发展历史，如今已成为一种相当成熟的啤酒包 装方式。桶装啤酒占啤酒总产量的比例，在德国为3 0 ，在英国为8 0 ，在西欧其他国 家也占有相当的比例。目前全球桶装啤酒已占啤酒总产量的2 0 左右，而且这一比例还 在继续扩大。而我国目前桶装啤酒的产量还仅仅占总量的l 还不到，所以其发展潜力 十分巨大。 桶装啤酒相对其它包装在生产成本上具有较大优势。我国啤酒产品7 5 采用玻璃瓶 装，玻璃瓶虽然有可以回收、重复使用的特点，但是玻璃啤酒瓶易爆、易碎。此外，玻 璃瓶上的瓶盖、瓶标、背标的价格都很高，特别是近几年来几乎9 0 的瓶装啤酒产品均 采用铝箔颈标，啤酒的包装费用已经占啤酒生产成本的3 5 - - - 4 0 。用啤酒桶包装比用玻 璃瓶或易拉罐包装能节省费用3 0 以上，啤酒厂能获得更高的利润。 相对于瓶装及罐装啤酒，桶装啤酒的包装和生产更加节能和环保。瓶装啤酒的生 产和储运需要消耗大量的资源和能源，制造l 万吨啤酒，就需要提供4 万吨的资财和能 够储存4 万吨瓶箱资财的生产场所。根据统计生产每千升瓶装啤酒在罐装的过程就需要 消耗3 千升的水，同时需要消耗大量的蒸汽和碱水，综合能耗为8 5 k g k l ，而生产同 样数量的桶装啤酒，其综合能耗仅为瓶装啤酒的7 0 。 在我国，现阶段生产的桶装啤酒基本上是以清酒直接灌装，不经过巴氏杀菌或高 温瞬时灭菌，从工艺角度来说，是应该达到鲜啤酒的品质控制要求。但因为生产装备落 后，卫生控制往往达不到控制标准，市场投诉较多，现在随着我国啤酒行业的快速发展， 技术和装备水平都得到了非常大的改进，特别是全过程纯生啤酒生产技术的引进，使得 我国的部分啤酒生产企业已经具备了生产桶装鲜啤酒的能力。 以上可以看出，桶装鲜啤酒的生产技术开发实际上是一个以实现啤酒口味更新鲜、 更干净，并具有节约成本及节能环保，因而具有十分重要的现实意义。 1 3 桶装鲜啤酒生产技术 要制成质量稳定、口感良好的桶装鲜啤酒，生产技术上从必须酿造过程、卫生条件 及风味稳定性等方面做好各项控制工作。 1 3 1 啤酒酿造过程 从啤酒酿造过程来说，它是桶装鲜啤酒质量的基本保证，鲜啤酒的基本口味及风味 特征在酿造阶段就已经基本成型。所以在酿造的整个过程必须考虑保证桶装鲜啤酒风味 2 第一章绪论 的各个影响因素，从原料、工艺等多设面加以控制： 酿造水，采用深层地下水，保证其酿造性能及口感达到啤酒酿造要求。 原辅料方面，选用不同麦芽及辅料品种的合理搭配，保证麦汁富含酵母发酵需 要的各种营养成份。 控制好糖化、发酵、过滤过程的各种参数，包括时间、温度、p h 、浓度( 料水比) 等工艺条件。 鲜啤酒桶的清洗及灌装。 1 3 2 卫生条件 从卫生条件方面来说，对于桶装鲜啤酒生产，应重点考虑微生物污染对啤酒风味的 影响。啤酒发酵过程受到微生物污染，除影响啤酒无菌过滤的有效性，导致无菌过滤失 败之外，污染微生物的代谢产物会造成啤酒出现口感不协调，乙醛、高级醇、酯类、硫 化物等风味组分不合理，严重降低啤酒口味干净度，并使啤酒风味一致性变差，造成成 品酒质量波动 3 1 。以实现无菌酿造为目标的技术开发，是提高桶装鲜啤酒质量的重要任 务之一。此方面的技术控制关键点包括： 建立完善的微生物检测计划及判定标准，是开展微生物控制工作的前提。 对发酵罐进行分解拆洗，确保发酵罐的卫生条件。 发酵罐清洗过程微生物控制。 使用气体卫生控制。 脱氧水的卫生控制。 除了保证酿造过程的无菌化生产控制，在进入清酒灌装之前，还必须配置啤酒无菌 膜过滤系统，以保证最终成品达到无菌要求。国内配置的啤酒无菌过滤系统一般使用 0 4 5j _ t m 绝对孔径的有机膜滤芯，保证进入灌酒机的清酒卫生指标。美国颇尔公司和德 国沙多利斯公司是能够提供成套过滤装备的两个主要供应商。其中，美国颇尔公司采用 尼龙6 6 作为膜材质，每7 根滤芯组成一个集束，集束的多少决定了最终过滤能力。每 个集束可以单独进行滤芯完整性测试，发现不合格集束后，可以在生产前将该集束关闭， 而不影响正常生产。该系统实际上只配置了一套滤芯来满足生产需求，具有占地面积小、 自动化程度高的特点。但是，由于膜在达到寿命重点时，堵塞现象经常是毫无征兆地瞬 间发生，因其没有备用过滤系统，所以存在被迫停产的可能。德国沙多利斯采用改造聚 砜为膜材质，与尼龙6 6 相比，对蛋白质有更小的吸附力。此外，该公司的产品常配置 双套过滤设备，生产时一开一备，一组发生堵塞后，可以开启另一组继续生产。但其系 统存在占地面积及一次性投资较大的问题。 1 3 3 微生物的二次污染 如何保证无菌的清酒在灌装过程中免受微生物的二次污染，是啤酒灌装设备及系统 配置所考虑的重点。可以造成清酒二次污染的主要位点及微生物保障措施如下所述： 啤酒桶：采用德尔丰啤酒自动清洗机对回收鲜啤桶进行清洗，其工艺流程为：压紧 一气冲_ 清水_ 消毒水一无菌水一备压。清洗机消毒水采用化学消毒法保证无菌， 3 江南大学工程硕士学位论文 清洗机使用的无菌水采用高温瞬时杀菌及紫外线杀菌的方法制备；输桶链条使用具 备抑菌功能的润滑剂防止微生物滋生。 c 0 2 ：采用膜过滤法保证无菌。 灌酒机：制定严格的卫生制度，防止啤酒灌装过程二次污染。 灌酒区环境：配置无菌间，保证灌酒区空气卫生质量。 实践证明，严格的环境及装备卫生管理制度的实施及灌装系统整体运行连续性的保 障是避免啤酒灌装过程收n - - 次污染的关键。严格卫生制度的实施，可以避免装备表面 及环境空间啤酒有害菌的滋生；啤酒灌装的连续性，可以大幅度降低灌酒机、管路受环 境微生物的污染概率。 1 3 4 啤酒风味稳定性的研究 近年，国内外对啤酒风味稳定性的研究比较多，以提高啤酒在货架期保持风味不变 的能力，可能的措施包括以下三个层次的内容【7 8 】： 降低前体物质，如避免不饱和脂肪酸进入接种麦汁； 抑制氧化反应； 掩蔽生成的老化风味物质。 针对第二项措施，k m a c d a 7 j 对实际酿造糖化设备进行了改造，并获得了良好的效 果。其改造内容如下： 用底部进醪； 调整搅拌转速； 延内壁温和进料； 开始进醪或麦汁时，物料的喷射强度通过泵及逆向器降低，以减少氧的涉入。 桶装鲜啤酒取消了热法杀菌工艺，使啤酒的还原力得到了最大程度的保持，因此， 冷过滤除菌技术的应用，实际上已经使桶装啤酒的风味稳定性得到了较大提高。此外， 提高啤酒还原力的措施还包括【9 】： 提高原料的新鲜度，直接提高麦汁还原力； 实现隔氧糖化，保护还原物质； 尽量缩短麦汁制备时间，减少麦汁热负荷，保护麦汁还原物质； 麦汁适当充氧，减少麦汁氧化； 采用无甲醛酿造工艺，提高还原多酚含量等。 减少啤酒过滤、灌装过程溶解氧涉入，严格控制成品酒总溶解氧含量，是提高啤酒 风味稳定性最有效的措施，主要包括： 采用高浓稀释技术，利用低氧稀释水稀释清酒溶解氧； 啤酒过滤时采用脱氧水引酒，排除管道、过滤系统中残存的空气； 啤酒过滤添加剂添加过程用c 0 2 保护； 啤酒灌装采用c 0 2 背压，排除啤酒瓶中的空气； 4 第一章绪论 1 4 立题背景与意义 桶装啤酒消费趋势随着人民生活水平的提高不断地增强，根据浙江省啤酒行业协会 的统计资料，2 0 0 6 - 2 0 0 8 年的时间里，桶装啤酒的销量几乎每年都以超常规的速度在增 加，从2 0 0 6 年的不足2 0 0 0 千升，到2 0 0 8 年1 1 月底，全省的桶装啤酒的销量已经达到 了8 0 0 0 千升。根据这个趋势来分析，今后几年的消费趋势还将持续这种局面。相当多 的啤酒企业也都注意到了这种快速发展的趋势，近几年也纷纷推出了各自的桶装啤酒， 但是由于缺乏对桶装啤酒消费者的系统研究，缺乏对桶装啤酒生产制造工艺的系统研 究，出现了“需求旺盛，投诉频繁 的局面。以浙江省内某一啤酒企业为例，全年一共 生产桶装啤酒3 0 0 0 千升，但是全年一共发生顾客市场投诉3 2 4 起，平均每个月为2 9 起， 几乎每销售l o 千升啤酒就会发生1 起市场投诉，大大高于瓶装啤酒每销售l o 千升发生 0 0 1 起市场投诉的概率。导致处理顾客投诉的人员疲于奔命，企业的质量成本高居不下。 究其根源：企业发现桶装啤酒产品市场前景开好，就马上仓促上马引进设备投入生产， 认为只要在桶里面灌装进啤酒就是桶装啤酒，短期逐利意思严重，缺乏对桶装啤酒市场 顾客需求的深度挖掘和仔细分析，更没有对啤酒生产的全过程，包括原料使用、酒液发 酵工艺、过滤过程、包装过程、储运过程进行精心设计。导致设计生产的产品无法达到 顾客的期望。 为了改善目前桶装鲜啤酒的生产及销售状况，论文对桶装鲜啤酒的酿造工艺过程及 风味稳定性控制措施进行了初步研究。 1 5 主要研究内容 基于以上原因，从本公司的实际情况出发，论文的研究内容主要包括以下几个方面： 桶装鲜啤酒工艺及关键控制点。由于桶装鲜啤酒在我国起步较晚，现阶段桶装 鲜啤酒在大多数企业并没有得到系统性的研究。许多企业桶装鲜啤酒使用的清酒往往是 和其它瓶装酒混用，缺乏特色。本文将根据鲜啤酒新鲜、柔和、淡爽的特点，从原料、 生产工艺、过程操作等方面进行研究与改善，从而保证桶装鲜啤酒固有的风味与口感。 桶装鲜啤酒无菌酿造技术。在国内，许多啤酒企业鲜啤酒微生物控制往往达不 到卫生要求。有些虽能达到，但很多都通过无菌过滤的方式，真正能保证整个酿造过程 无菌控制并不多。本文在桶装鲜啤酒无菌酿造生产实践成果的基础上，将总结过程中关 键的控制因素，从而保证并延长桶装鲜啤酒的保质期，目标将保质期延长到一个月。 桶装鲜啤酒溶解氧控制技术。溶解氧对啤酒口味的影响是非常显著的，控制好 啤酒生产过程氧含量的水平，是保持啤酒口感新鲜度的关键。原先由于缺乏对啤酒氧化 性能的系统研究，成品桶装鲜啤酒溶解氧有时达到0 2 m g l 甚至更高，这严重影响了啤 酒的新鲜口感。本文将对影响啤酒生产过程溶解氧控制的操作工艺进行重点研究，并对 关键因素进行改善，目标将桶装鲜啤酒溶解氧的水平控制在小于0 1 0m g l 的水平。 5 江南大学工程硕士学位论文 第二章桶装鲜啤酒生产工艺的控制 2 1 概述 中国啤酒口味的发展趋势是“柔和”、“淡爽，所以开发桶装鲜啤酒的口味也定 位于柔和与淡爽，这必须自使至终贯穿于啤酒酿造的整个过程中。从啤酒企业来说，桶 装鲜啤酒生产工艺控制主要从原辅材料的选择，糖化、发酵、过滤及灌装工艺的确定等 方面进行综合地研究分析。 啤酒工业的原辅材料是指参与啤酒酿造过程和形成最终产品的所有物料的总称，包 括酿造用水、大麦芽、啤酒花、纯种酵母和淀粉投影质辅料，也包括一些添加剂和加工 助剂。从原料方面，作为啤酒中含量最大的成份，酿造水必须符合国家饮用水的标准， 水中无机盐离子要求较少，水的生物学纯净度及气味必须纯正，水质柔软，硬度低，总 盐量低。原料麦芽必须具备较好的酿造性能，其总氮、p 前聚糖、总多酚、总酸含量应 适当较低。酒花制品香味必须柔和、纯正，同时必须保证一定地新鲜度。 糖化方面从工艺角度对麦汁制造过程必须进行控制，主要包含三个方面： ( 1 ) 控制形成麦汁组成分的“物质条件” 麦汁的组成分主要包括了碳源和氮源两大部分，也包括了酸性缓冲物质、脂肪分解 产物与氧化产物、维生素和微量元素等许多其他成分，这就是糖化过程要控制的“物质 条件”。物质条件对糖化过程的影响包括以下三个重要的方面：一是不同品种大麦的质 量及其加工质量；二是所使用麦芽原料的数量与品种，包括不同麦芽的搭配使用方式， 三是不同辅料使用的方式，包括辅料的品种，使用比例等。 ( 2 ) 控制形成麦汁组成分的“媒介条件 要保证糖化效果和满足麦汁组成，就必须有比较完整的酶系和比较高的酶活，要理 解麦汁制造过程中酶的作用机制，掌握好不同水解酶的各种作用性能( 耐热性能、作用 方式、作用底物与作用产物对酶作用的影响等) ，这是糖化过程控制的“媒介条件 。 ( 3 ) 控制形成麦汁组成分的“环境条件 按照以上分析，糖化过程易采用浸出法工艺，同时采用两段糖化法，以增加可发酵 性糖比例，增高最终发酵度，提高啤酒的淡爽口味。发酵可采用低温发酵，以适当降低 啤酒中高级醇及挥发酯的含量，以促进啤酒的柔和口味。过滤过程主要是对啤酒发酵液 进行澄清，同时对啤酒风味进行修饰，但在过程中必须在防氧化及微生物二次污染。灌 装过程主要是防止微生物二次污染及防氧化。 2 2 材料与方法 2 2 i 主要原料 玉米淀粉 大麦麦芽 德国香花 山东德州福源生物淀粉有限公司 宁波麦芽有限公司 德国约翰巴特父子有限公司 6 第二章桶装鲜啤酒生产工艺的控制 c 0 2 酒花浸膏、酒花油德国雅基玛酒花制品有限公司 2 2 2 主要仪器 y q - p j - 8 自动糖化试验器西安 u v - 2 1 0 0 分光光度计德国u n i c o 公司 麦芽脆度计德国p f e u f f e r 公司 d e l t a 3 2 0 酸度计梅特勒公司 - i d l - 5 - a 低速离心机上海安亭公司 y q - p j - 5 麦芽粉碎机 西安 2 2 3 主要分析方法 ( 1 ) 麦芽浸出物、麦芽溶解度、糖化力：协定糖化法【1 田 ( 2 ) 库值：凯氏定氮法【1 0 l ( 3 ) a - g 基氮：显色法( 茚三酮) 【1 0 】 ( 4 ) p 酋聚糖：分光光度计法【1 0 1 ( 5 ) 脆度：脆度仪测定法【1 0 1 ( 6 ) 水份的测定：烘干法【1 0 j ：( 7 ) 酸度的测定：酸度计法【1 川 ( 8 ) 脂肪含量的测定：四氯化碳抽提法【1 0 】 ( 9 ) 大肠菌群数测定【l l 】 ( 1 0 ) 菌落总数测定【1 2 1 2 2 4 主要试验方法 2 2 4 1 酿造水制备方法 工艺流程 为保证酿造水的酿造性能及品质，在本公司建立了酿造水的处理系统，主要工艺流 程为g 自来水一原水贮存专石英砂过滤器一活性碳过滤器专精密过滤器一酿造用水箱 水处理系统说明 处理能力：有两组各为5 0 m v h 的水处理系统，总能力为1 0 0 m 3 h 。 石英砂过滤器：能有效去除水中大部分悬浮物、胶体和颗粒状机械杂质。 活性碳过滤器：采用进口椰壳活性碳，能有效吸附水中的有机物、余氯、各有害物质， 降低c o d 。 精密过滤器：可以截除l p m 以上的物质，以确保水的纯净度。 过滤系统清洗 水处理系统在使用一段时间后，过滤介质内会截留大量的悬浮物、胶体、颗粒及有 机物质，必须通过定期地清洗加以去除，活性碳还必须进行活化，以恢复吸附功能。在 实际生产过程中根据水质品尝及理化检测，制定了以下清洗流程： 石英砂过滤器：空气反冲1 0 m i n ；水反洗5 m i n ；水正洗5 m i n ；每周3 次。 7 江南大学工程硕士学位论文 活性碳过滤器：蒸汽6 0 m i n ；水反洗5 m i n ；水正洗5 m i n ；每周1 次。 2 3 结果与讨论 2 3 1 酿造用水的评价 2 3 1 1 酿造用水基本标准 酿造用水在啤酒产品中占9 0 左右，改变水的组成有可能引起啤酒口味的变化，所 以，控制均匀的水质对产品质量的均一程度具有重要的意义，硬度与碱度、总溶解固体 和总悬浮固体、总离子含量以及各种离子含量和不同离子比例平衡几个指标对酿造者来 说是最基本的。酿造用水应符合以下基本标准： 必须符合饮用水的基本要求； 清亮透明，无色、无嗅、无任何异味，如果是地表水，应该考虑进行除有机物的处理： 总碱度最好小于5 0 m g l ( 以c a c 0 3 计) ，如能实现这一点，原水p i - i 从4 母都可以接受； 按照不同啤酒风味类型和品种，需要合适的永久硬度， 良好的酿造用水应保持离子种类均衡和数量稳定，必须控制有毒、有害离子； 酿造用水有机物含量5 m 9 0 2 l ( 1m 9 0 2 l = 3 9 5 m g k m n 0 4 l ) 。 2 3 1 2 酿造用水的质量状况 根据以上清洗流程，在正常实施后于2 0 0 8 年9 月6 日请国家城市供水水质监测杭 州监测站检测了水样，主要指标如表2 1 所示。从2 0 0 8 年8 月2 4 至9 月2 8 日之间， 每天邀请专业品评人员对水样进行口味品尝，结果显示：水样清亮透明，无可见杂质， 无明显异杂味。每周微生物指标跟踪情况如表2 - 2 所示。 表2 - l 自来水、酿造用水的检测指标 t a b l e2 - 1i n d e x e so ft a pw a t e ra n db r e w i n gw a t e r 表2 - 22 0 0 8 年酿造用水的微生物跟踪指标 t a b l e2 - 2m i c r o o 唱a m s mi n d e xo fb r e w i n gw a t e ri n2 0 0 8 第二章桶装鲜啤酒生产工艺的控制 由表2 1 和表2 2 可以看出，桶装鲜啤酒酿造用水的各种观测理化指标和微生物指 标均符合啤酒酿造的基本要求。 2 3 2 原辅料的选定 针对桶装鲜啤酒口味柔和、淡爽的特点，试验对主要原辅料麦芽、淀粉及酒花制品 斜南萄硝鸶南舞茅圭受旁嚏两砩辩剽舟物f 鞫嘲坍酗呻酾两晓r 重勇秒期剌刎贾合量等嘲 选择澳麦和加麦混和使用。淀粉根据其水份含量、酸度、色泽、新陈度、及脂肪含量选 择了山东德州产玉米淀粉，酒花制品为提高鲜啤酒的香味，采用添加德国香花、c 0 2 酒 花浸膏、酒花油。表2 3 和表2 - 4 分别列出了试验麦芽及淀粉原料的相关指标。 表2 - 3 麦芽指标 t a b l e2 3i n d e xo f m a l t 2 3 3 糖化方法的确定 2 3 3 1 原料配比 要控制好麦汁制造过程的最终质量，首先应该考虑正确选择麦芽品种和不同品种的 比例搭配，尽量固定使用这种麦芽品种和不同品种的比例搭配，这是进行麦汁制造过程 设计的基础。根据前面定的澳麦及加麦品种，对其主要技术指标糖化力、库值、仪氨基 氮、多酚、p 葡聚糖、脆度等值进行了分析，确定采用1 ：1 的比例进行配比。辅料方面 为保证糖化效果和麦汁营养组成，同时考虑适当地提高辅料比有利于啤酒的淡爽口味， 将辅料比定在4 0 。 2 3 3 2 投料量和料水比 投料量和料水比的考虑依据应该是头号麦汁浓度。为了保证较好的麦汁过滤效果， 根据公司现有糖化7 0 m 3 的生产能力，选定最终麦汁浓度为1 2 5 0 p ，麦芽数量为6 0 t ，淀 粉数量为4 0 t 。糊化醪的料水比大于糖化醪的料水比，确定为1 ：4 5 。糖化醪以麦芽原料 9 江南大学工程硕士学位论文 为主，需要进行蛋白休止，需要酶浓度较高，控制为l ：3 5 4 。 2 3 3 3 添加剂种类与添加量 在糖化过程中可以使用的添加剂，包括钙离子( 硫酸钙或氯化钙) 、有机酸( 乳酸) 和 无机酸( 磷酸、硫酸或盐酸) 、酶制剂、着色剂( 深色麦芽或焦香麦芽) 等。其添加种类及 数量的多少都取决于啤酒厂的实际生产条件，必须注意以下几个基本原则：一是能不加 或能少加的情况下，尽量不加或少加；二是应对水质、原料质量进行实时监测，如果水 质与原料质量发生了很大变化，就应该及时调整添加数量，不能始终保持最初的添加量： 三是最好能用最少的添加量满足最大的调整效果，因为有些添加剂的使用可能会引起一 些副作用。根据以上原则及公司现有基本状况，对桶装鲜啤酒需添加的各类添加剂及添 加量进行了选订，结合前面选定的原辅料确定了糖化配方见表2 5 所示。 表2 5 桶装鲜啤酒糖化配方 t a b l e2 - 5m a s h i n gp r e s c r i p t i o n 2 3 3 4 投料温度 投料温度的选择与使用的原料品种、原料的质量有较大关系，为保证酶的游离、分 散和作用，避免耐热性能比较差的酶过快钝化与失活，不主张用太高的糖化投料温度。 通常将5 0 作为投料温度选择的基准，原料质量比较好、辅料使用比例较低时，可以使 用略高于5 0 的投料温度：但不要超过5 5 ，反之，尽量使用低于5 0 的投料温度。 麦芽含有的酶大多为热不稳定性，如果能在许多热敏感性的酶失活以前使其充分溶出， 在温度升高的过程中这些酶就能有强烈地作用，这对糖化过程的补偿非常重要。结合以 上分析，由于采用的进口澳麦及加麦各种酿造性能指标较好，确定投料温度为5 2 。 2 3 3 5 蛋白质休止 低于5 5 c 的温度都是蛋白质休止温度【1 3 。”】，可以用麦芽的仅一氨基氮含量和4 5 c 哈 同值决定休止过程。当麦芽4 5 c 哈同值较高( 5 】、麦芽a 氨基氮含量较高( 1 6 0 m g 1 0 0 9 绝干麦芽) 时，大多使用5 2 5 5 休止o 1 5 m i n ( 糖化醪投料结束计时) 。当麦芽4 5 c 哈同 值偏低( “) 、麦芽o g 一氨基氮含量偏 氐( 2 5 ， 8 5 c ，6 0 m i n ) 一热水杀菌( 8 5 ，3 0 r a i n ) 2 3 5 啤酒发酵工艺控制 2 3 5 1 麦汁充氧及酵母添加 麦汁在冷却进入发酵罐时必须充氧及添加酵母。麦汁中溶解氧水平会影响发酵过 程中酵母增殖速度和增殖量，影响发酵速率、双乙酰前体缸一乙酰乳酸的生成量和氧化 速度，以及高级醇、挥发酯等代谢产物的生成量。啤酒酵母接种量一般为o 4 1 0 k g h l 。 提高酵母接种量可以加快发酵，但由于酵母营养成分( 主要是氨基酸、核苷酸和生长素) 不变，新生酵母细胞数量反而减少，增殖倍数显著降低。因此，试验将桶装鲜啤酒的充 氧量控制在5 m 3 h ，检测后麦汁溶解氧含量为8 m g l ，酵母添加根据总麦汁数量计算添 加量为2 5 0 0 l ，满罐酵母数为1 5 x1 0 6 + m l 。 2 3 5 2 发酵温度 啤酒发酵温度低，酵母增殖慢，发酵中形成高级醇等代谢副产物少，酒花香气和苦 味物质损失少，酿成的啤酒口感细腻、柔和。因此试验将桶装鲜啤酒的发酵温度定在 1 0 ，其发酵温度曲线如图2 _ 3 所示。 根据以上工艺曲线，桶装鲜啤发酵工艺主要在发酵温度方面进行了优化。原先发酵 温度为11 ，现在为1 0 。c 。经检测发酵液主要高级醇及挥发酯含量均有了一定程度地 下降，结果如表2 - 8 所示。 江南大学工程硕士学位论文 发酵对间( 天) 图2 - 3 发酵工艺流程图 f i g 2 - 3f e r m e n t a t i o np r o c e s s 表2 - 8 不同发酵温度主要风味物质含量( m g l ) t a b l e2 - 8f l a v o r s u b s t a n c ec o n t e n to fb e e ru n d e rd i f f e r e n tf e r m e n t a t i o nt e m p e r a t u r e 2 3 5 3 罐压 酵母在有罐压的情况下发酵，由于c 0 2 的作用增殖浓度会减少，发酵滞缓，代谢副 产物也减少，抑制风味物质中高级醇及挥发酯的生成，所以在桶装鲜啤酒的发酵过程试 验中采取了适当保持发酵压力，基本控制在0 2 - 0 3b a r 。桶装鲜啤酒发酵液中的酵母数 及降糖情况分别如图2 - 4 、图2 - 5 所示。 图2 _ 4 发酵液降糖曲线 f i g 2 - 4s u g a rd e c r e a s i n gc u r v eo ff e r m e n m t i o nb r o t h 2 3 6 啤酒过滤 4 5 4 0 3 5 售3 0 2 5 嘲 糕2 0 譬1 5 1 0 5 0 123456789 发酵天数( d ) 图2 - 5 酵母数量曲线 f i g 2 - 5y e a s ta m o u n tc l l l - v e 啤酒中的悬浮物质被过滤介质分离出来的作用有3 种情况，即筛分( 或表面) 作用、 深层效应、吸附作用。除去悬浮的颗粒外，在酒中凡具有较高表面活性的物质，如蛋白 质、酒花物质、色素物质、高级醇、酯类等都易被过滤介质吸附一定数量。 1 4 拢 仲 8 6 p一籍谜粼 第二章桶装鲜啤酒生产工艺的控制 试验依据公司现有烛式硅藻土过滤机对桶装鲜啤酒发酵液进行了过滤。为保持鲜啤 酒的非生物稳定性，在发酵液进入过滤缓冲罐前加入硅胶，除低发酵液中的蛋白质含量， 在进入硅藻土前添加p v p p ，以降低啤酒发酵液中的多酚含量，另外在啤酒稀释后为增 加啤酒香味添加四氢。具体工艺流程为：发酵液硅胶添加( 3 0 0 m 岁i l ) 寸前缓冲罐寸激冷 ( 一1 5 ) - - - p v p p ( 2 0 0m v l ) 及硅藻土添加一后缓冲罐一啤酒稀释( 9 0 p ) j 啤酒充c 0 2 四氢 添h o ( 2 0m g l ) - 捕集器过滤专精滤纸板过滤一清酒罐 经过过滤后的桶装鲜啤酒质量指标如表2 - - 9 所示。 表2 - 9 桶装鲜啤酒清酒检测指标 t a b l e2 - 9i n d e x e so ff i n a lf r e s hb e e r 2 3 7 啤酒灌装 2 3 7 1 鲜啤桶的清洗 鲜啤酒在市场上销售饮用后鲜啤桶回到公司，由于经过一定的周转程序，其内外表 面必然会受到污染。必须经过全面的清洗后才能进行重新灌装。清洗包括外表面及内表 面。处表面直接用啤酒清洗机喷淋清洗，内表面用德尔丰自动清洗机进行清洗，其主要 流程为：桶口压紧气冲( 1 0 s ) - 清水冲洗( 1 0 s ) - - 冷碱冲洗( 2 ，3 0s ) 专清水冲洗( 1 5 s ) 一消毒 水洗( o 2 ，5s ) 专无菌水洗( 5s ) 一c 0 2 备压( 5s ) 清洗结束后对鲜啤桶内表面进行了微生物磨擦试验，其结果如表2 1 0 所示。 表2 1 0 鲜啤桶内表面微生物磨擦检测统计情况 t a b l e2 1 0m i c r o - o r g a n i s mi nb e e rb a r r e l 2 3 7 2 鲜啤酒的灌装及检测 鲜啤酒的灌装采用德尔丰啤酒桶自动灌装机，其规格为l o k g 桶，主要流程如下： 定位专c 0 2 备压( 1 0s ) 专注酒一漏酒检测一重量检测专贴标专入库 对入库桶装鲜啤成品进行化验检测，结果如表2 1 1 所示。 由表2 - 1 1 可