啤酒发酵工艺及设备

1、第四章第四章 厌氧发酵工艺及设备厌氧发酵工艺及设备第三节第三节 啤酒发酵啤酒发酵http:/ 论 啤酒生产的主要原料啤酒生产的主要原料?啤酒生产的主要工艺过程啤酒生产的主要工艺过程?啤酒生产的核心技术啤酒生产的核心技术?一、概述麦芽制造啤酒生产啤酒生产啤酒酿造啤酒酿造麦芽汁制造啤酒发酵啤酒过滤罐装前发酵后发酵二、啤酒生产的一般工艺流程 （一）、麦芽制造（一）、麦芽制造 原大麦预处理（清洗、分级）浸麦发芽干燥贮藏成品麦芽 （二）、啤酒酿造（二）、啤酒酿造辅料（大米）粉碎糊化 酒花 菌种 并醪 麦芽粉粹糖化过滤煮沸回旋沉淀麦汁冷却充氧发酵啤酒过滤包装成品啤酒啤酒酿造的工艺流程图 1. 麦芽汁制造2

2、. 啤酒发酵3. 啤酒的过滤罐装3. 啤酒的过滤罐装滤 饼滤 液滤 浆H图 6 - 5 水 平 叶 式 硅 藻 土 过 滤 机垂直槽垂直滤叶型3. 啤酒的过滤罐装3. 啤酒的过滤罐装3. 啤酒的过滤罐装三、传统啤酒发酵（一）、传统啤酒发酵工艺传统的下面发酵，采用“低温主发酵-低温后熟”工艺。 主发酵一般在密闭或敞口的主发酵池（槽）中进行，后发酵在密闭的卧式发酵罐内进行。1.传统啤酒下面发酵的工艺特点 （1）主发酵温度比较低；（2）主发酵结束时，大部分酵母沉降在发酵容器底部；（3）后发酵和贮酒期较长，酒液澄清良好。2.传统啤酒下面发酵的工艺流程（1）麦汁接种 麦汁在接种前通足够的氧气； 接种温度

3、6-7 ； 接种量达到2-3107个/毫升。 酵母繁殖20h左右，将增殖槽中的麦汁泵入发酵槽内，进行厌氧发酵。 发酵23天左右，温度升至发酵的最高温度，进行冷却，先维持最高温度23天。以后控制发酵温度逐步回落，主酵结束时，发酵液温度控制在4.04.5。 主发酵最后一天急剧冷却，使大部分酵母沉降槽底，然后将发酵液送至贮酒罐进行后发酵。（2）主发酵一般工艺过程主发酵过程的现象和要求 起泡期入主发酵池45h后，在麦汁表面逐渐出现更多的泡沫，泡沫洁白细腻，厚而紧密，如花菜状。 此时发酵液温度每天上升0.50.8，每天降糖0.30.5P，维持时间12天，不需人工降温。高泡期发酵后23天，泡沫增高，形成隆

4、起，高达2530cm，。 此时为发酵旺盛期，需要人工降温，但是不能太剧烈，以免酵母过早沉淀，影响发酵。 主发酵过程的现象和要求 落泡期发酵5天以后，发酵力逐渐减弱，二氧化碳气泡减少，泡沫回缩。 此时应控制液温每天下降0.5左右，每天降糖0.50.8P，落泡期维持2天左右。泡盖形成期发酵78天后，泡沫回缩，形成泡盖。 此时应大幅度降温，使酵母沉淀。（3）下酒和后发酵 主发酵结束后的发酵液称嫩啤酒。 后发酵的目的：残糖继续发酵；促进啤酒风味成熟；增加CO2的溶解量；促进啤酒的澄清。后发酵的工艺要求和操作 下酒 将嫩啤酒输送到贮酒罐的操作称下酒。多用下面下酒法。贮酒罐可一次装满，也可分2、3次装满。

5、后发酵的工艺要求和操作 密封升压 下酒满桶后，正常情况下敞口发酵23天，以排除啤酒中的生青味物质。以后封罐，罐内二氧化碳气压逐步上升，压力达到5080kPa时保压，让酒中的二氧化碳逐步饱和。后发酵的工艺要求和操作 温度控制 后发酵多控制先高后低的贮酒温度。前期控制35，而后逐步降温至-11。后发酵时间 贮酒期的控制 酒龄：从封罐开始到酒成熟的天数。传统：6090d，改进后缩短1530d。 影响因素：酒的成熟度、保质期、酵母、贮酒罐的特点等。后处理后酵和贮酒期间采取的工艺措施可添加一些添加剂等操作，以达到改善啤酒质量、加速啤酒成熟的目的。高温双乙酰还原后快速冷却法单宁、蛋白质澄清法酶制剂法：蛋白

6、酶、果胶酶、葡聚糖酶等吸附多酚法：聚酰胺树脂、聚乙烯吡咯烷酮等还原剂法：VC、SO2类物质人工充CO2添加酒花油、异酸法添加Zn2、低聚糖、藻酸酯法等。其他方法：后酵的CO2洗涤法、后发酵循环冷处理法等。（4）酵母的回收与保存 发酵池底部的酵母分三层：上层由落下的泡盖和最后沉下来的酵母；中层为核心酵母；下层为酒花树脂、凝固物等颗粒。 酵母的回收：采用酵母筛回收酵母，用于下一锅麦汁接种。 酵母保存：低温保存于酵母盆中。（二）、啤酒发酵设备 近年来，啤酒发酵设备向大型、室外、联合的方向发展，迄今为止，使用的大型发酵罐容量已达1500吨。 大型化的目的是： (1) 由于大型化，使啤酒质量均一化； (

7、2) 由于啤酒生产的罐数减少，使生产合理化，降低了主要设备的投资。 （1）发酵容器材料的变化。（2）开放式发酵容器向密闭式转变。啤酒发酵容器的变迁过程 （3）密闭容器的演变。开放式长方形容器上面加弓形盖子的密闭发酵槽钢板、不锈钢或铝制的卧式圆筒形发酵罐立式圆筒体锥底发酵罐。 目前使用的大型发酵罐主要是立式罐，如奈坦罐、联合罐、朝日罐等。1. 前发酵设备 传统的前发酵槽均置于发酵室内，发酵槽大部分为开口式。 （1）材料：钢板；钢筋混凝土； 用砖砌、外面抹水泥 （2）形式： 长方形； 正方形（3）特点 前发酵槽的底略有倾斜，利于废水排出 离槽底10-15cm处，伸出有嫩啤酒放出管 为了维持发酵槽内

8、醪液的低温，在槽中装有冷却蛇管或排管。 注意CO2的排放，防止中毒密闭式发酵槽 优点 （1） 可回收二氧化碳 （2） 减少前发酵室内通风换气的耗冷量 （3） 减少杂菌污染机会。 组成 在槽内装置冷却蛇管 在发酵室内配置冷却供排风系统， 或采用空调装置，使室内维持工艺所要求的温度和湿度。2. 后发酵设备 主要完成嫩啤酒的继续发酵，并饱和二氧化碳，促进啤酒的稳定、澄清和成熟。 根据工艺要求，贮酒室内要维持比前发酵室更低的温度，一般要求0-2，特殊产品要求达到-2左右。 后发酵过程残糖较低，发酵温和，故槽内一般无须再装置冷却蛇管。 后发酵槽是金属的圆筒形密闭容器，有卧式和立式两种。工厂大多数采用卧式

9、。 发酵过程中需饱和CO2，后发酵槽应制成耐压0.1-0.2MPa表压的容器。 后发酵槽槽身装有人孔、取样阀、进出啤酒接管、排出二氧化碳接管、压缩空气接管、温度计、压力表和安全阀等附属装置。四、现代大罐啤酒发酵（一）圆柱锥底发酵罐 圆柱锥底立式发酵罐(简称锥形罐)，已广泛用于上面或下面发酵啤酒生产。 锥形罐可单独用于前发酵或后发酵，还可以将前、后发酵合并在该罐进行(一罐法)。 这种设备的优点：在于能缩短发酵时间，而且具有生产上的灵活性，故能适合于生产各种类型啤酒的要求。 锥形罐主要部件有罐体、冷却夹套、保压装置、保温层、锥底人孔、取样阀、感温探头、CIP清洗系统、检测装置以及管路等。设备特点

10、这种设备一般置于室外。 已灭菌的新鲜麦汁与酵母由底部进入罐内； 发酵最旺盛时，使用全部冷却夹套，维持适宜的发酵温度。冷媒多采用乙二醇或酒精溶液，也可使用氨(直接蒸发)作冷媒； CO 2气体由罐顶排出。 罐身和罐盖上均装有人孔，罐顶装有压力表、安全阀和玻璃视镜。 在罐底装有净化的CO2充气管。 罐身装有取样管和温度计接管。 设备外部包扎良好的保温层，以减少冷量损耗。 优点： （1）是能耗低，采用的管径小，生产费用可以降低。 （2）最终沉积在锥底的酵母，可打开锥底阀门，把酵母排出罐外，部分酵母留作下次待用。 大型发酵罐的设计 罐的耐压要求 热交换 内部清洗 罐的耐压要求 考虑CO2的回收。就必须使

11、罐内的CO2维持一定的压力，所以大罐就成为一个耐压罐，就有必要设立安全阀。 罐的工作压力根据其不同的发酵工艺而有所不同。若作为前酵和贮酒两用，就应以贮酒时CO2含量为依据，所需的耐压程度要稍高于单用于前酵的罐。 当压力达到罐的设计压力时，安全阀应开始开启。安全阀最大的工作压力是设计压力加10罐内真空 罐内真空主要是系列的发酵罐在密闭条件下转罐或进行内部清洗时造成的。 大型发酵罐放料的速度很快造成一定的负压。 罐内留存一部分CO2气体，在进行清洗时，CO2有被除去的可能，所以也可能造成真空。 大型真空发酵罐应设防止真空的装置。真空安全阀的作用是允许空气进入罐内，以建立罐内外压力的平衡。罐内的对流

12、与热交换 发酵罐中发酵液的对流主要依靠其中CO2的作用。在整个锥形罐的发酵液中形成一个CO2含量的梯度。 比重较小的发酵液具有上浮的提升力。而且在发酵时上升的二氧化碳气泡对周围的液体具有一种拖曳力。 由于拖曳力和提升力结合后所造成的气体搅拌作用，使罐的内容物得到循环，促进了发酵液的混合相热交换。 冷却操作时啤酒温度的变化也会引起罐的内容物的对流循环。CIP清洗系统 啤酒发酵罐的容量正在逐步增大，这类发酵罐大部分安装在室外，原来的清洗方法已不适用，必须采用自动化的喷洗装置。 采用较多的是CIP清洗系统。 所谓CIP系统，是clean in place的简称，意即内部清洗系统。 （二）大罐啤酒发酵工艺 大罐啤酒发酵工艺可分为：低温主发酵-高温后熟；高温发酵-高温后熟；带压发酵等。 1.低温主发酵-高温后熟工艺要点 麦汁接种温度6-7 ，发酵顶温9 进行啤酒发酵； 发酵度达到50%左右关闭冷却，品温升至12-13 完成双乙酰的后熟； 开启冷却装置，-1 贮酒1周。 2.高温发酵-高温后熟工艺要点 麦汁接种温度8 ，12-14 进行啤酒发酵； 在高温下酵母迅速还原双乙酰；