啤酒生产技术之啤酒发酵.ppt

1、第五章 啤酒发酵,5-1啤酒酵母,啤酒生产技术,一、啤酒酵母的类型和种类,发酵类型：分为上面酵母与下面酵母 凝聚性：分为凝聚性酵母与粉状酵母。,上面酵母与下面酵母主要区别,下面酵母发酵啤酒,下面酵母发酵法虽出现较晚，但较上面酵母更盛行。世界上多数国家采用下面酵母发酵啤酒，我国也是全部采用下面酵母发酵啤酒。,二、啤酒酵母的主要特性要求,啤酒工厂使用的啤酒酵母是由野生酵母经有系统的长期驯养，经反复使用和考验，具有正常生理状态和特性，适合啤酒生产要求的培养酵母。 对啤酒酵母的基本要求是：发酵力高，凝聚力强、沉降缓慢而彻底，繁殖能力适当，生理性能稳定，酿制出的啤酒风味好。,啤酒酵母的主要特性要求,1.

2、细胞和菌落形态 不同菌株的啤酒酵母有着不同的形态。优良健壮的啤酒酵母细胞，具有均匀的形状和大小，平滑而薄的细胞膜，细胞质透明均一。啤酒酵母在麦芽汁固体培养基上菌落呈乳白色至微黄褐色，表面光滑但无光泽，边缘整齐或呈波状。,2.主要的生理特性要求,(1)凝聚性凝聚性不同，酵母的沉降速度不同，发酵度也有差异。啤酒生产一般选择凝聚性比较强的酵母。(2)发酵度反应酵母对麦芽汁中各种糖的利用情况，正常的啤酒酵母能发酵葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖和麦芽三糖等。一般啤酒酵母的真正发酵度应为5068左右。(3)酵母死灭温度是指一定时间内使酵母死灭的最低温度，可作为鉴别菌株的内容之一。一般啤酒酵母的死灭温度在525

3、3，若死灭温度增高，则说明酵母变异或污染野生酵母。（4）产孢能力一般啤酒酵母生产菌种都不能产生孢子或产孢能力极弱，而某些野生酵母能很好产孢。根据此特性，可判别啤酒酵母是否混入野生酵母。,啤酒酵母与野生酵母的主要区别,5-2、啤酒发酵机理,一、主要物质变化1、糖的变化 在啤酒发酵过程中，可发酵糖约有96%发酵为乙醇和CO2，是代谢的主产物；2.02.5%转化为其他发酵副产物；1.52.0%作为碳骨架合成新酵母细胞。发酵副产物主要有：甘油、高级醇、羰基化合物、有机酸、酯类、硫化合物等。,2、含氮物质的变化 在正常的发酵过程中，麦汁中含氮物约下降1/3，主要是约50%的氨基酸和低分子肽为酵母所同化。

4、酵母分泌出的含氮物的量较少，约为酵母同化氮的1/3。啤酒中残存含氮物质对啤酒的风味有重要影响。含氮物质高（450 mgL）的啤酒显得浓醇，含氮量为300400 mgL的啤酒显得爽口，含氮物质量300 mgL的啤酒则显得寡淡。,3、其他发酵产物,（1）高级醇类 高级醇（俗称杂醇油）是啤酒发酵代谢产物的主要成分，对啤酒风味有重大影响，超过一定含量时有明显的杂醇味。对于一般的啤酒，多量的高级醇是不受欢迎的。啤酒中的绝大多数高级醇是在主发酵期间酵母繁殖过程中形成的。 （2）酯类 啤酒中的酯含量很少，但对啤酒风味影响很大，啤酒含有适量的酯，香味丰满协调，但酯含量过高，会使啤酒有不愉快的香味或异香味。酯类

5、大都在主发酵期间形成。,（3）连二酮 连二酮是双乙酰和2，3-戊二酮的总称，其中对啤酒风味起主要作用的是双乙酰。 双乙酰被认为是衡量啤酒成熟与否的决定性的指标，双乙酰的味阈值为010.15 mg/L，在啤酒中超过阈值会出现馊饭味。 淡爽型成熟啤酒，双乙酰含量以控制在0.1mg/L以下为宜；高档成熟啤酒最好控制在0.05mg/L以下。,影响双乙酰生成的因素,菌种还原能力：强壮幼、衰老、营养不良、代数多者。 麦汁成分中AA的种类和含量：-氨基N或Val，-乙酰乳酸生成，双乙酰。 巴氏灭菌前-乙酰乳酸的含量：，则高温杀菌时，双乙酰 染菌 酵母自溶,双乙酰的控制与消除方法,菌种双乙酰产量低者；提高接种

6、量，还原期7106个/100ml。 麦汁成分-氨基N：180200mg/L，并有适宜的Val含量。溶解O269mg/L，锌0.150.20mg/L。 酿造用水：残余碱度1.78mmol。 还原温度：适当提高。 控制酵母增殖 外加-乙酰乳酸脱羧酶使发酵液中的-乙酰乳酸乙偶姻,（4）硫化物 挥发性硫化物对啤酒风味有重大影响，这些成分主要有硫化氢、二甲基硫、甲基和乙基硫醇、二氧化硫等。其中硫化氢、二甲基硫对啤酒风味的影响最大。啤酒中的挥发性硫化氢大都是在发酵过程中形成的。啤酒中的硫化氢应控制在010g/L的范围内；啤酒中二甲基硫浓度超过100g/L时，啤酒就会出现硫磺臭味。 （5）乙醛 乙醛是啤酒发

7、酵过程中产生的主要醛类，乙醛是酵母代谢的中间产物。当啤酒中乙醛浓度在10mg/L以上时，则有不成熟的口感、腐败性气味；当乙醛浓度超过25mg/L，则有强烈的刺激性辛辣感。成熟啤酒的乙醛正常含量一般10mg/L。,4、苦味物质 发酵过程中，麦汁中近1/3的苦味物质损失掉。主要原因是由酵母细胞的吸附、发酵时间增长等原因造成的。 5、pH值的变化 麦汁发酵后，pH值降低很快。下面发酵啤酒，发酵终了时，pH值一般为4.24.4。pH值下降主要是由于有机酸的形成，同时也由于磷酸盐缓冲溶液的减少。,二、影响发酵的主要因素,1麦汁成分氨基N、还原糖、锌等。 2发酵温度变温发酵，指主发酵阶段的最高温度。一般低

8、温发酵。上面：1822，下面：715。低温发酵的原因：P231下面发酵的类型：低温发酵（接种67.5，发酵79）；中温发酵（接种89，发酵1012）；高温发酵（接种910，发酵1315）。淡爽型啤酒多采用较高温度发酵。 3罐压，则 4pH56 5代谢产物。,一、传统啤酒发酵,传统的下面发酵，分主发酵和后发酵两个阶段。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。,53啤酒发酵技术,传统啤酒下面发酵的工艺特点,（1）主发酵温度比较低，发酵进程缓慢，发酵代谢副产物较少；（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，二氧化碳

9、饱和稳定，酒的泡沫细微，风味柔和，保存期较长。,（一）、主发酵（以敞口12麦汁发酵为例） 1.一般工艺过程,（1）麦汁冷却至接种温度（6左右），流入增殖槽，将所需的酵母量（为麦汁量的05（体积分数）左右）加入，混合均匀。通入无菌空气，使溶解氧含量在8mg/L左右。（2）酵母经繁殖20h左右，待麦汁表面形成一层泡沫时，将增殖槽中的麦汁泵入发酵槽内，进行厌氧发酵。（3）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。（4）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.

10、主发酵过程的现象和要求,酵母繁殖期麦芽汁添加酵母816h以后，液面上出现二氧化碳小气泡，逐渐形成白色、乳脂状的泡沫，酵母繁殖20 h以后立即进入主发酵池，与增殖槽底部沉淀的杂质分离。起泡期入主发酵池45h后，在麦汁表面逐渐出现更多的泡沫，由四周渐渐向中间扩散，泡沫洁白细腻，厚而紧密，如花菜状，发酵液中有二氧化碳小气泡上涌，并将一些析出物带至液面。此时发酵液温度每天上升0.50.8，每天降糖0.30.5，维持时间12天，不需人工降温。,高泡期发酵后23天，泡沫增高，形成隆起，高达2530cm，并因发酵液内酒花树脂和蛋白质-单宁复合物开始析出而逐渐变为棕黄色，此时为发酵旺盛期，需要人工降温，但是不

11、能太剧烈，以免酵母过早沉淀，影响发酵。高泡期一般维持23天每天降糖1.5左右。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，酒内析出物增加，泡沫变为棕褐色。此时应控制液温每天下降0.5左右，每天降糖0.50.8，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，应即时撇去泡盖，以防沉入发酵液内。此时应大幅度降温，使酵母沉淀。此阶段可发酵性糖已大部分分解，每天降糖0.20.4。,（二）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。,后发酵时间,淡色啤酒一般贮酒时间较长，浓色啤酒贮酒

12、时间较短；原麦汁浓度高的啤酒较浓度低的啤酒贮酒期长；低温贮酒较高温贮酒的贮酒时间长。,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。,二、啤酒大型发酵罐发酵,（一）圆柱锥底发酵罐1. 特点(1)底部为锥形，便于生产过程中随时排放沉集于罐底的酵母。(2)罐身设有冷却装置，便于发酵温度的控制。罐体外设有保温装置，可将罐体置于室外，减少建筑投资，节省占地面积。 (3)采用密闭发酵，便于C02洗涤和C02回收；既可做发酵罐，也可做贮酒罐。 (4)罐内发酵液由于液体高度而产生C02梯度，并通过冷却方位的控制，可

13、使发酵液进行自然对流，罐体越高对流越强。有利于酵母发酵能力的提高和发酵周期的缩短。(5)发酵罐可采用仪表或微机控制，操作、管理方便。可采用CIP自动清洗系统，清洗方便。(6)设备容量大，国内采用的罐容一般为100800m3。圆柱锥底发酵罐的示意图见图5-4。,圆柱锥底发酵罐,一罐法发酵工艺,（1）酵母添加 罐容量大，分次追加满罐。满罐时间一般为1224h，最好在20h以内。酵母接种量要比传统发酵法大些，接种温度一般控制在满罐时较拟定的主发酵温度低23。一般边加麦汁边加酵母。（2）通风供氧 冷麦汁溶解氧的控制可根据酵母添加量和酵母繁殖情况而定，一般要求混合冷麦汁溶解氧不低于8mgL即可。（3）主

14、发酵温度 各厂采用的主发酵温度是不一样的。多数厂采用低温（67）接种，前低温（910）后升温（1213）的发酵工艺，主要是为了既不形成过多的代谢产物，又有利于加速双乙酰的还原。为了加速发酵，缩短酒龄，国际上有提高发酵温度的倾向。,（4）双乙酰还原 双乙酰还原是啤酒成熟和缩短酒龄的关键。酵母在接近完成主酵时提高发酵温度一段时间，不会影响啤酒正常风味物质的含量，而有利于双乙酰的还原。 双乙酰还原温度一般控制在1014左右，使连二酮浓度降至0.08mgL以下时，即开始降温。 （5）冷却降温 当双乙酰还原到要求指标时，酒液开始冷却降温。降至56时，保持2448h，减压回收酵母。最后再降温至0-1，贮酒

15、714天。回收的酵母如可作为下一次发酵用的种子，则需进行处理。回收酵母吸附了较多的苦味物质、单宁、色素等，回收后应通入无菌空气，以排除酵母泥中的CO2，再以无菌水洗涤数次。回收酵母在低温无菌水中，只能保存23天。也可在24下低温缓慢发酵，以保存酵母。,（6）罐压控制 发酵开始，采用无压发酵；二氧化碳回收时，采用微压（0.010.02 MPa）；至发酵后期，外观发酵度达70以上时，封罐，逐渐升压至0.070.08 MPa，减少由于升温所造成的代谢副产物过多的现象，有利于双乙酰的还原，并使二氧化碳逐渐饱和酒内。,一罐法发酵工艺曲线,罐的清洗与消毒,微生物的控制 污染途径： 麦汁冷却、输送管道、阀门、接种、发酵空罐等。 检验： 洗涤残水细菌总数5个/ml，每周一次厌氧微生物检测。,罐的清洗与消毒,杀菌剂的选择：ClO2、双氧水、过氧乙酸、甲醛等。 洗涤方法的选择：清水碱水清水清水碱水清水杀菌剂（ClO2、双氧水、过氧乙酸）清水碱水清水消毒剂无菌水清水稀酸（磷酸、硝酸、硫酸）清水碱水清水杀菌剂无菌水,四、异常发酵现象和处理方法,1发酵液翻腾现象 产生原因：冷却不当对策：中上部温度不要太高，保持罐压稳定。 2发酵罐结冰 啤酒冰点：-（酒精度0.42+原麦汁浓度0.04+0.02） 对策：冷媒温度-4-2.5等。 3酵母自溶 产生原因：罐底温度高，维持时间长等对策：及时