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1、发酵车间间一、实习习目的1.了解解车间建建筑概况况:(1) 了解设备备原理、生生产管理理及质量量管理方方面的先先进经验验及制度度。(2) 了解安全全生产、文文明生产产的经验验及措施施。 2.了解实实习车间间工艺流流程及设设备,并并绘制工工艺流程程图。 (11)啤酒酒酵母的的种类、评评估及筛筛选方法法。 (22)啤酒酒酵母的的扩大培培养方法法。 (33)酵母母的添加加方法及及设备,发发酵机理理及方法法。 (44)绘制制发酵工工艺曲线线,并掌掌握关键键点控制制(酵母母的添加加数量、发发酵温度度、双乙乙酰还原原控制、酵酵母排放放时机、酵酵母浓度度、二氧氧化碳的的质量分分数等)。 (55)工艺艺设备(
2、测测量占地地面积及及安装尺尺寸)。 (66)编写写设备选选用表,绘绘制厂间间设备平平面布置置图。 3.了解CCIP洗洗涤系统统,了解解发酵车车间常规规环保所所达指标标。二、部门门概况发酵车间间是啤酒酒酿造的的关键车车间。啤啤酒是由由麦芽汁汁经啤酒酒酵母发发酵酿造造而来的的,发酵酵的过程程就是酵酵母利用用麦芽汁汁的营养养成分,代代谢产生生酒精、CCO2、风味味物质等等发酵产产物的过过程。发酵车间间包括酵酵母的扩扩培、主主酵和贮贮酒。麦麦汁经啤啤酒酵母母菌的主主发酵以以后,成成为尚未未成熟的的嫩啤酒酒,接着着再经一一段时间间的低温温贮藏、陈陈酿,令令其后熟熟,即可可经过滤滤后灌装装出厂。发酵车间间
3、包括:酵母的的扩培室室、发酵酵罐、贮贮酒罐、酵酵母贮罐罐、高浓浓稀释机机等设备备。全套发酵酵系统共共有大型型发酵缸缸20个个,发酵酵能力445000千升/月。主要特点点:采用用微机全全过程监监控,酵酵母在线线自动添添加,高高效冷媒媒速冷,隔隔氧过滤滤系统,保保障风味味纯正,保保证发酵酵过程无无杂菌酿酿造,啤啤酒口感感柔和爽爽口,酒酒香清纯纯,口味味一致性性好。低温长时时间发酵酵法:青青岛啤酒酒始终坚坚持使用用低温长长时间发发酵工艺艺及深度度冷藏技技术,酒酒龄在228天以以上,口口感特别别柔顺香香醇。独特的青青岛酵母母:啤酒酒是由麦麦芽汁经经啤酒酵酵母发酵酵酿造而而成的,不不同的酿酿造者,由由于
4、采用用了不同同的酵母母菌株,生生产出不不同特点点的啤酒酒。青岛岛啤酒是是用经百百年优育育,性能能卓越的的青岛酵酵母,低低温长时时间精酿酿而成,口口感特别别柔顺协协调,香香气卓尔尔不凡。三、 生产设备备 1、设备备清单:设备数量(个个)设备数量(个个)设备数量(个个)汉生罐1扩大罐1发酵罐B区6A区144无菌水罐罐2酵母储罐罐3清酒罐5消毒液罐罐2CIP清清洗系统统1碱罐2高浓度稀稀释机1板框过滤滤机1脱氧水罐罐12、设备备型号及及测量(由由于测量量工具及及自身测测量方法法水平有有限,所所以结果果存在一一定偏差差,数据仅仅供参考考)如下下:1)薄板板换热器器型号:BBR4JJ-S-1100 编号
5、号:97719332 设设计压力力:0.8MPPa 设设计温度度:1220 公称称换热面面积:1110 试验验压力:1.00MPaa 重量量:24488kkg测量结果果:高11.7mm 长22.755m 宽宽1.558m 总的占地地面积=3.444*55.455(占地地计算加加上外框框面积)2)B区区露天大大罐 型号号:1880m33/2000m3 编号号:14461000022 V全=2200mm3 V有有=1880m3 直径=2.65mm 占地地面积=13.3*220.00清酒罐罐:h=8m 上封头头h=11.1mm 直径径=4.2m无菌水水制备系系统:整整体占地地面积=9.88m*77.
6、733m a.中间水水缸:高高h=33.266m 直直径=2.4m b.活性炭炭过滤器器(碳滤滤):运运行重量量:2443000kg 流速:10mm/h 编号:020091220 原水工工作压力力0.44MPaa 高高h=33.555m 直直径=2.4mm c.多介质质过滤器器(沙滤滤缸):编号:02009199 运行行重量:243300kkg 流流速:110m/h 原原水工作作压力0.44MPaa 高高h=33.555m 直直径=2.4m3)CIIP清洗洗系统占地面积积=8.3m*2.22m 罐罐直径=2.0m硅藻土土过滤机机:占地地面积=2.338m*0.88m 高高h=11.3mm 型号
7、号:200m3 编号号:1488010001高浓稀稀释机:型号:ALDD(1007/hh) 编编号:1146220011 长长9.335m 宽3.20mm 高22.377m前缓冲冲罐:周周长C=5.007m 高h=2.334m4)C区区 1120mm3发酵罐罐:型号号1200m3 编号号1400100003 周长CC=133.855m 高hh=111.055m 上封封头高=1.44m3、 啤酒大型型发酵罐罐发酵(1)圆圆筒体锥锥底发酵酵罐发酵酵发酵方法法分类:单罐发发酵:前前发酵、主主发酵、后后发酵、贮贮酒全部部在一个个罐完成成;两罐罐发酵。设备结构构特点:设备的的外性特特点:外外筒体蝶蝶形或
8、拱拱形盖,锥锥形体底底罐材料料:均采采用碳钢钢加涂料料或不锈锈钢两种种材料制制成冷却夹夹套:国国内大多多用低温温低压,液液态冷媒媒在半圆圆管、弧弧形管的的夹套,或或米勒板板式夹套套内流动动换热隔热层层和防护护层:绝绝热层材材料应具具有导热热系数低低、体积积质量低低、吸水水少、不不易燃等等特性罐主要要附件:温度传传感器,取取样阀等等(3) 圆筒锥底底发酵罐罐的优点点加速发发酵:麦麦汁和酵酵母对流流获得强强化,因因而加速速发酵厂房投投资节省省冷耗节节省:直直接冷却却发酵罐罐和酒液液,而且且冷却介介质在强制制循环下下,传热热系数高高发酵罐罐的清洗洗和消毒毒实现自自动程序序化四、 发酵车间间工艺流流程
9、1、 发酵:发酵罐 高高浓稀释释机+脱氧水水(脱氧氧水和啤啤酒混合合) 前缓冲冲罐(调调节硅藻藻土过滤滤机的流流速) 硅藻藻土过滤滤机 清酒罐罐 灌灌装2、 水处理:原水砂虑罐碳虑罐5u保氨过虑中间小碟高压泵反渗透膜糖化稀释水罐17%纯水3、高浓浓度稀释释:CO2蒸发器无水碳酸钠高锰酸钾活性碳水箱平衡罐混合液充填CO2(啤酒+脱氧水)脱氧水碳酸化二级脱氧(制脱氧水)4、 车间工艺艺总流程: 冷冷麦汁 无菌压压缩空气气 麦麦汁充氧氧 酵母培培养系统统 酵母母添加装装置 浮选罐罐 冷媒媒 CO22 回收收间 CO22 露露天发酵酵缸 酵母贮贮存间 冷冷媒 硅藻藻土过滤机机 啤酒捕捕集过滤滤器 冷媒
10、媒 清清酒罐 冷媒媒 包包装五、发酵酵机理 啤酒的生生产是依依靠纯种种啤酒酵酵母利用用麦芽汁汁中的糖糖、氨基基酸等可可发酵性性物质通通过一系系列的生生物化学学反应,产产生乙醇醇、二氧氧化碳及及其他代代谢副产产物,从从而得到到具有独独特风味味的低度度饮料酒酒。啤酒酒发酵过过程中主主要涉及及糖类和和含氮物物质的转转化以及及啤酒风风味物质质的形成成等有关关基本理理论。冷麦汁接接种啤酒酒酵母后后,发酵酵即开始始进行。啤啤酒发酵酵是在啤啤酒酵母母体内所所含的一一系列酶酶类的作作用下,以以麦汁所所含的可可发酵性性营养物物质为底底物而进进行的一一系列生生物化学学反应。通通过新陈陈代谢最最终得到到一定量量的酵
11、母母菌体和和乙醇、CCO2以及少少量的代代谢副产产物如高高级醇、酯酯类、连连二酮类类、醛类类、酸类类和含硫硫化合物物等发酵酵产物。这这些发酵酵产物影影响到啤啤酒的风风味、泡泡沫性能能、色泽泽、非生生物稳定定性等理理化指标标,并形形成了啤啤酒的典典型性。啤酒发酵酵分主发发酵(旺旺盛发酵酵)和后后熟两个个阶段。在在主发酵酵阶段,进进行酵母母的适当当繁殖和和大部分分可发酵酵性糖的的分解,同同时形成成主要的的代谢产产物乙醇醇和高级级醇、醛醛类、双双乙酰及及其前驱驱物质等等代谢副副产物。后后熟阶段段主要进进行双乙乙酰的还还原使酒酒成熟、完完成残糖糖的继续续发酵和和CO22的饱和和,使啤啤酒口味味清爽,并
12、并促进了了啤酒的的澄清和和成熟。(一) 发酵主主产物-乙醇醇的合成成途径麦汁汁中可发发酵性糖糖主要是是麦芽糖糖,还有有少量的的葡萄糖糖、果糖糖、蔗糖糖、麦芽芽三糖等等。单糖糖可直接接被酵母母吸收而而转化为为乙醇,寡寡糖则需需要分解解为单糖糖后才能能被发酵酵。由麦麦芽糖生生物合成成乙醇的的生物途途径如下下: 总反反应式 1/22C122H22O12+11/2H2OC6H12O6+2AADP+2Pii2C2H5OH+2COO2+2AATP+2266.099kJ 麦芽糖糖 葡萄萄糖 乙乙醇 理论论上每1100gg葡萄糖糖发酵后后可以生生成511.144g乙醇醇和488.866gCOO2。实际际上,只
13、只有966%的糖糖发酵为为乙醇和和CO22,2.5%生生成其它它代谢副副产物,11.5%用于合合成菌体体。 发酵酵过程是是糖的分分解代谢谢过程,是是放能反反应。每每1mool葡萄萄糖发酵酵后释放放的总能能量为2226.09mmol,其其中有661mool以AATP的的形式贮贮存下来来,其余以以热的形形式释放放出来,因因此发酵酵过程中中必须及及时冷却却,避免免发酵温温度过高高。 葡萄萄糖的乙乙醇发酵酵过程共共有122步生物物化学反反应,具具体可分分为4个个阶段:第一阶阶段:葡葡萄糖磷磷酸化生生成己糖糖磷酸酯酯第第二阶段段:磷酸酸已糖分分裂为两两个磷酸酸丙酮 第三阶阶段:33-磷酸酸甘油醛醛生成丙
14、丙酮酸第四阶阶段:丙丙酮酸生生成乙醇醇(二)发发酵过程程的物质质变化11糖类类的发酵酵 麦芽汁汁中糖类类成分占占90%左右,其其中葡萄萄糖、果果糖、蔗蔗糖、麦麦芽糖、麦麦芽三糖糖和棉子子糖等称称为可发发酵性糖糖,为啤啤酒酵母母的主要要碳素营营养物质质。麦芽芽汁中麦麦芽四糖糖以上的的寡糖、戊戊糖、异异麦芽糖糖等不能能被酵母母利用称称为非发发酵性糖糖。啤酒酵母母对糖的的发酵顺顺序为:葡萄糖糖果糖糖蔗糖糖麦芽芽糖麦麦芽三糖糖。葡萄萄糖、果果糖可以以直接透透过酵母母细胞壁壁,并受受到磷酸酸化酶作作用而被被磷酸化化。蔗糖糖要被酵酵母产生生的转化化酶水解解为葡萄萄糖和果果糖后才才能进入入细胞内内。麦芽芽糖
15、和麦麦芽三糖糖要通过过麦芽糖糖渗透酶酶和麦芽芽三糖渗渗透酶的的作用输输送到酵酵母体内内,再经经过水解解才能被被利用。当当麦汁中中葡萄糖糖质量分分数在00.2%0.5% 以上时时,葡萄萄糖就会会抑制酵酵母分泌泌麦芽糖糖渗透酶酶,从而而抑制麦麦芽糖的的发酵,当当葡萄糖糖质量分数数降到00.2%以下时时抑制才才被解除除,麦芽芽糖才开开始发酵酵。此外外,麦芽芽三糖渗渗透酶也也受到麦麦芽糖的的阻遏作作用,麦麦芽糖质质量分数数在1%以上时时,麦芽芽三糖也也不能发发酵。不不同菌种种分泌麦麦芽三糖糖渗透酶酶的能力力不同,在在同样麦麦芽汁和和发酵条条件下发发酵度也也不相同同。 啤酒酒酵母在在含一定定溶解氧氧的冷
16、麦麦汁中进进行以下下两种代代谢,总总反应式式如下:有氧氧下 CC6H12O6+6OO2+388ADPP+388Pi6H2O+66CO22+388ATPP+2881kJJ无氧下下 11/2CC12H22O12+11/2HH2OC6H12O6+2AADP+2Pii2C2H5OH+2COO2+2AATP+2266.099kJ啤酒酵酵母对糖糖的发酵酵都是通通过EMMP途径径生成丙丙酮酸后后,进入入有氧TTCA循循环或无无氧分解解途径。酵酵母在有有氧下经经过TCCA循环环可以获获得更多多的生物物能,此此时无氧氧发酵被被抑制,称称为巴斯斯德效应应。但在在葡萄糖糖(含果果糖)质质量分数数在0.4%1.00%
17、以上上时,氧氧的存在在并不能能抑制发发酵,而而有氧呼呼吸却受受大抑制制,称反反巴斯德德效应。实实际酵母母接入麦麦汁后主主要进行行的是无无氧酵解解途径(发发酵),少少量为有有氧呼吸吸代谢。 2含含氮物质质的转化化麦芽汁汁中的-氨基基氮含量量和氨基基酸组成成对酵母母和啤酒酒发酵有有重要影影响,酵酵母的生生长和繁繁殖需要要吸收麦麦汁中的的氨基酸酸、短肽肽、氨、嘌嘌呤、嘧嘧啶等可可同化性性含氮物物质。啤啤酒酵母母接入冷冷麦汁后后,在有有氧存在在的情况况下通过过吸收麦麦汁中的的低分子子含氮物物质如氨氨基酸、二二肽、三三肽等用用于合成成酵母细细胞蛋白白质、核核酸等,进进行细胞胞的繁殖殖。酵母母对氨基基酸的
18、吸吸收情况况与对糖糖的吸收收相似,发发酵初期期只有AA组8种种氨基酸酸(天冬冬酰氨、丝丝氨酸、苏苏氨酸、赖赖氨酸、精精氨酸、天天冬氨酸酸、谷氨氨酸、谷谷酰氨)很很快被吸吸收,其其它氨基基酸缓慢慢吸收或或不被吸吸收。当当上述88种氨基基酸浓度度下降550%以以上时,其其它氨基基酸才能能被输送送到细胞胞内。当当合成细细胞时需需要8种种氨基酸酸以外的的氨基酸时时,细胞胞外的氨氨基酸不不能被输输送到细细胞内,这这时酵母母就通过过生物合合成所需需的氨基基酸。麦麦汁中含含氮物质质的含量量及所含含氨基酸酸的种类类、比例例不同对对酵母的的生长、繁繁殖和代代谢副产产物高级级醇、双双乙酰等等的形成成都有很很大影响
19、响。一般般情况下下,麦汁汁中含氮氮物质占占浸出物物的4%6%,含氮氮量8000110000mg/L左右右,-氨基基氮含量量在15502210mmg/LL左右。 啤酒酒发酵过过程中,含含氮物质质约下降降1/33左右,主主要是部部分低分分子氮(-氨基氮)被酵母同化用于合成酵母细胞,另外有部分蛋白质由于pH和温度的下降而沉淀,少量蛋白质被酵母细胞吸附。发酵后期,酵母细胞向发酵液分泌多余的氨基酸,使酵母衰老和死亡,死细胞中的蛋白酶被活化后,分解细胞蛋白质形成多肽,通过被适当水解的细胞壁进入发酵液,此现象称为酵母自溶,其对啤酒风味有较大影响,会造成酵母臭。 3其它变化 在发酵过程中,麦芽汁的含氧量越高,
20、酵母的繁殖越旺盛,酵母表面以及泡盖中吸附的苦味物质就越多。大约有30%40%的苦味物质在发酵过程中损失。另外,啤酒的色度随着发酵液PH值的下降,溶于麦汁中的色素物质被凝固析出,单宁与蛋白质的复合物以及酒花树脂等吸附于泡盖、冷凝固物或酵母细胞表面,使啤酒的色度也有所下降。此外,啤酒酵母在整个代谢过程中,将不断产生CO2,一部分以吸附、溶解和化合状态存在于酒液当中,另一部分CO2被回收或逸出罐外,最终成品啤酒的CO2质量分数为0.5%左右。从总体来看,CO2在酒液中的产生、饱和及逸出等变化,对提高啤酒质量是具有重要作用的。具体的情况将在后续的相关内容中再做介绍。 (三)啤酒发酵副产物的形成啤酒发酵
21、期间,酵母利用麦汁中营养物质转化为各种代谢产物。其中主要产物为乙醇和二氧化碳,此外还产生少量的代谢副产物,如连二酮类、高级醇类、酯类、有机酸类、醛类和含硫化合物等。这些代谢副产物的形成对啤酒的成熟和产品风味有很大影响,如双乙酰具有馊饭味,是造成啤酒不成熟的主要原因;高级醇含量高的啤酒饮用后容易出现“上头”,啤酒口味也变差等。 1连二酮类的形成与消除 双乙酰(CH3COCOCH3)与2,3-戊二酮(CH3COCOCH2CH3)合称为连二酮,对啤酒风味影响很大。在缩短啤酒酒龄的研究中发现,当酒中双乙酰含量0.10.15mg/L,H2S含量5/L,二甲硫(CH3SCH3),乙醛含量30mg/L,高级
22、醇7590mg/L,乙偶姻0.2mg/L时有似烧焦的麦芽味。淡色啤酒双乙酰含量达0.15mg/L以上时,就有不愉快的刺激味。(1)双乙酰的合成途径 双乙酰(或2,3-戊二酮)是由丙酮酸(糖代谢的中间产物)在生物合成缬氨酸(或异亮氨酸)(酵母繁殖所需氨基酸)时的中间代谢产物-乙酰乳酸(或-乙酰羟基丁酸)转化得到的,是啤酒发酵的必然产物。其中双乙酰对啤酒风味影响大,其生物合成机理为: 丙酮酸与TPP(焦磷酸硫氨素,为辅羧酶,能催化氧化脱羧反应)结合,使丙酮酸转化成活性丙酮酸,脱羧后变成活性乙醛,再与丙酮酸缩合成-乙酰乳酸。-乙酰乳酸经过酵母体外非酶氧化生成双乙酰,双乙酰在酵母体内的还原酶作用下被还
23、原为阈值很高的2,3-丁二醇(阈值为100mg/L)。-乙酰乳酸是酵母合成缬氨酸的中间产物,当麦汁中缺乏缬氨酸或缬氨酸被消耗时,将产生较多的-乙酰乳酸。而-乙酰乳酸在温度较高又有氧化剂存在的条件下极易氧化脱羧形成双乙酰。在中性(pH7.0)条件下,-乙酰乳酸稳定不易氧化,而在pH过低时,-乙酰乳酸则分解成乙偶姻。(2)影影响双乙乙酰生成成的因素素酵母菌菌种不同的的酵母菌菌种产生生双乙酰酰的能力力不同,对对双乙酰酰的还原原能力也也不同。强强壮酵母母数量多多、代谢谢旺盛,双双乙酰的的还原速速度快。繁繁殖期的的幼酵母母、贮存存时间过过长的酵酵母、使使用代数数过多的的酵母、营营养不良良的酵母母等还原原
24、双乙酰酰的能力力弱,死死亡的酵酵母没有有还原双双乙酰能能力。 麦汁中中氨基酸酸的种类类和含量量:麦汁中中缬氨酸酸含量高高可减少少-乙酰酰乳酸的的生成,减减少双乙乙酰的形形成。 巴氏杀杀菌前啤啤酒中-乙酰酰乳酸含含量高,遇遇到氧和和高温将将形成较较多的双双乙酰。 生产过过程染菌菌会导致致双乙酰酰含量增增高。如如果生产产污染杂杂菌,双双乙酰含含量明显显增加,啤啤酒质量量下降或或造成啤啤酒酸败败。 酵母细细胞自溶溶后体内内的-乙酰酰乳酸进进入啤酒酒,经氧氧化转化化为双乙乙酰。(3)双双乙酰的的控制与与消除方方法菌种选择双双乙酰产产生量低低的菌种种;适当当提高酵酵母接种种量,双双乙酰还还原期酵酵母数不
25、不低于77106个/1100mml;使使用酵母母代数不不要超过过5代。 麦汁成成分在相相同发酵酵条件下下,麦汁汁中-氨基基氮含量量对下酒酒时双乙乙酰含量量有明显显影响,见见表4-2-22。麦汁汁-氨基基氮含量量要求在在18002000mgg/L(112P啤酒酒),过过高过低低对于啤啤酒生产产都不利利,适当当的-氨基基氮既保保证有必必须的缬缬氨酸含含量,又又对啤酒酒风味没没有不利利影响。控控制溶解解氧含量量应在669mmg/LL,有利利于控制制酵母的的增殖。麦麦汁含锌锌量一般般为0.150.220mgg/L,锌锌含量增增加也有有利于减少少啤酒双双乙酰含含量。 酿造用用水残余余碱度应应小于11.7
26、88mmool。残残余碱度度高将影影响麦汁汁中的-氨基基氮含量量。 提高双双乙酰还还原温度度啤酒低低温发酵酵可以减减少发酵酵副产物物的形成成,保证证啤酒口口味纯正正。提高高双乙酰酰还原温温度既可可以加快快-乙酰酰乳酸向向双乙酰酰的转化化,同时时又有利利于双乙乙酰被酵酵母还原原。由于于-乙酰酰乳酸转转化为双双乙酰是是非酶氧氧化反应应,反应应速度缓缓慢,提提高温度度则可加加快转化化速度。研研究发现现,-乙酰酰乳酸非非酶氧化化速度与与双乙酰酰还原速速度相差差1000倍,只只有把发发酵液中中的-乙酰酰乳酸尽尽快转化化为双乙乙酰才能能降低啤啤酒中双双乙酰的的含量。 控制酵酵母增殖殖量-乙酰酰乳酸是是在酵
27、母母繁殖期期间形成成的,减减少酵母母的繁殖殖量才能能减少-乙酰酰乳酸的的形成量量,从而而减少啤啤酒中双双乙酰的的生成量量。故适适当增加加酵母接接种量,有有利于减减少双乙乙酰的产产生。外外加-乙酰酰乳酸脱脱羧酶该酶用用于啤酒酒发酵过过程,可可将双乙乙酰的前前驱体-乙酰酰乳酸直直接催化化分解成成3-羟羟基-22-丁酮酮(俗称称乙偶姻姻)。在在主发酵酵阶段,如如果麦芽芽汁中没没有足够够的游离离缬氨酸酸,酿造造酵母将将启动缬缬氨酸合合成机制制。在缬缬氨酸合合成的生生化途径径中,-乙酰酰乳酸是是其前驱驱物,它它很容易易透出细细胞进入入培养液液中。发发酵过程程中,发发酵液中中的-乙酰酰乳酸被缓缓慢地氧氧化
28、脱羧羧,产生生大量双双乙酰。若若将-乙酰酰乳酸脱脱羧酶加加入麦芽芽汁,该该酶通过过迅速脱脱羧反应应(非氧氧化反应应)将-乙酰酰乳酸转转化为乙乙偶姻,它它消除所所有培养养液中的的-乙酰酰乳酸使使其不能能转化为为双乙酰酰。这样样就会减减少双乙乙酰的生生成和双双乙酰还还原时间间,缩短短啤酒发发酵周期期133天。 加强清清洁卫生生工作,严严格杀菌菌,定期期做好微微生物检检查,避避免杂菌菌的污染染。 采用现现代生物物技术,利利用固定定化酵母母柱进行行后期双双乙酰还还原,这这样既不不影响啤啤酒传统统风味,又又加快了了啤酒成成熟,可可使整个个发酵周周期大大大缩短。 2高级醇醇的形成成高级醇醇(俗称称杂醇油油
29、)是啤啤酒发酵酵过程中中的主要要产物之之一,也也是啤酒酒的主要要香味和和口味物物质之一一。适量量的高级级醇能使使酒体丰丰富,口口味协调调,给人人以醇厚厚的感觉觉,但如如果含量量过高,会会导致饮饮后上头头并会使使啤酒有有异味。因因此,对对于啤酒酒中的高高级醇的的含量应应严格控控制。(1)啤啤酒中高高级醇的的来源啤酒酒中大约约80%的高级级醇是在在主发酵酵期间,酵酵母进行行繁殖的的过程中中形成的的,也就就是酵母母在合成成细胞蛋蛋白质时时形成。 (2)啤酒中中高级醇醇阈值及及其对啤啤酒风味味影响高级级醇含量量超过1100mmgLL会使啤啤酒口味味和喜爱爱程度明明显变差差,啤酒酒中的高高级醇含含量标准
30、准值为:下面发发酵啤酒酒:6090mmgLL ;上上面发酵酵啤酒:1000mggL 。 正丙醇醇、异丁丁醇、戊戊醇等含含量过高高会使啤啤酒产生生不良风风味,饮饮后易“上头”异戊醇醇有甜味味、香蕉蕉芳香味味和醇味味。啤酒酒酿造工工艺不同同,麦汁汁组分也也不同;酵母菌菌株不同同,酿制制的啤酒酒异戊醇醇含量也也不同,因因此不同同地区生生产的啤啤酒风格格各异。但但超过口口味阈值值,就会会产生明明显的杂杂醇油味味,饮后后就有头头痛头昏昏的感觉觉。 -苯苯乙醇,是是一个芳芳香族高高级醇,给给人有一一种郁闷闷的玫瑰瑰花香。苯苯乙醇含含量高,会会使啤酒酒生产玫玫瑰花香香,但不不高时,会会同其它它醇类发发生加合
31、合作用时时,对口口味的影影响增强强。 色醇给给人以微微苦和轻轻微的苯苯酸味,酪酪醇有似似苯酚的的气味和和强烈的的胆汁苦苦,含量量超过阈阈值时,会会使啤酒酒产生不不愉快的的后苦味味。 适量的的高级醇醇赋予啤啤酒饱满满的口感感,含量量过高产产生溶剂剂味且对对人体健健康不利利。 啤酒中中高级醇醇和酯类类有不同同比例,对对啤酒风风味有不不同的影影响,在在正常的的情况下下,酯类类总量与与高级醇醇总量相相协调。若若高级醇醇相对含含量较高高,则回回味不协协调,啤啤酒就有有一种玫玫瑰芳香香味,若若比例过过小酯类类相对比比例高,啤啤酒易出出现酯香香味,也也会影响响啤酒的的正常风风味。(3)影影响高级级醇形成成的
32、因素素菌种的的影响不同的的啤酒酵酵母菌种种,高级级醇的生生成量差差异很大大。在同同等发酵酵条件下下,有些些酵母菌菌株产生生高级醇醇的含量量达2000mgg/L,而而有的仅仅有400 mgg/L,相相差达55倍之多多。因此此酿造啤啤酒,选选择优良良酵母菌菌株是控控制啤酒酒中高级级醇含量量最为有有效的途途径。一一般粉末末状酵母母高级醇醇的生成成量在660990mgg/L,而而絮状酵酵母高级级醇的生生成量在在501200mg/L。酵母接接种量的的影响一般般认为,酵酵母添加加量小,酵酵母增殖殖后的酵酵母多,有有利于高高级醇的的生成。若若提高酵酵母添加加量,降降低酵母母细胞倍倍数有利利于降低低高级醇醇的
33、含量量,但只只有酵母母添加量量提高到到一定倍倍数时(如如4倍),高高级醇的的生成量量才会显显著降低低。酵母增增殖的影影响高级级醇是酵酵母增殖殖、合成成细胞蛋蛋白质时时的副产产物,酵酵母增殖殖倍数越越大,形形成的高高级醇就就越多。为为了使啤啤酒中的的高级醇醇的含量量不宜过过高,酵酵母的增增殖倍数数以控制制在34倍较较好,即即接种酵酵母在(11.21.88)107个左右右。同时时酵母生生长代谢谢受到抑抑制时,中中间代谢谢产物会会多一些些,高级级醇产生生量高。麦汁组分与浓度的影响麦汁是酵母生长繁殖代谢所需的氮源和碳源,其组分的状况对高级醇的生成量影响很大。麦汁中的-氨基氮(-N)是酵母同化的主要氮源
34、。适量的-N可促进酵母繁殖,生成适量的高级醇,-N含量过低时,酵母就通过糖代谢途径合成自身必需的氨基酸,合成细胞蛋白质。当缺乏合成能力时,就会由丙酮酸形成高级醇。当-N含量过高时,氨基酸脱羧会形成高级醇。同时,若麦汁中缺乏镁离子、泛酸等营养物质,酵母生长受到影响,高级醇的生成量也会发生变化。11120Bx麦汁-N的含量一般控制在160180mg/L为宜,此时即能保证酵母繁殖发酵还原双乙酰的正常进行,又能使高级醇的含量适中。高级醇的生成量还与麦汁浓度有关,随着麦汁中可发酵性糖含量的增加,通常不应高于16P,最好能控制在1012P。同时,高级醇的生成量与麦汁的pH值也有关系,一般麦汁的pH值越高,
35、越有利于高级醇的形成;反之则少。一般要求pH值在5.25.6。麦汁充氧量的影响 麦汁含氧量与酵母的增殖有密切的关系,如麦汁充氧不足,酵母增殖缓慢,醪液起发慢,易污染杂菌,从而影响正常的发酵。但充氧过量,酵母增殖迅猛,麦汁中可利用的氮会在短时间内被消耗,易造成酵母营养盐缺乏,高级醇的生成量就会增加,因此麦汁中的充氧量一般控制在810mg/L为宜。 发酵条件的影响a发酵方式的影响发酵方式不同,高级醇的生成量也不相同,一般加压发酵可以抑制高级醇的生成,这可能是压力引起酵母代谢产物的渗透性引起的。搅拌发酵可以促进高级醇的生成,是因为啤酒中的二氧化碳溶入量增加,随着酒液中的二氧化碳浓度的提高,糖发酵及副
36、产物的生成都受到抑制。b发酵温度的影响 温度对高级醇的生成有重要的影响,同时发酵温度的改变还会影响到啤酒中高级醇的平衡,从而对啤酒风味构成影响。因为温度高则增强了酵母活性及与酒液的对流,提高了酵母与麦汁的接触面积与时间,在其它条件相同的条件下,温度越高,高级醇的生成量也越高。生产中应尽量控制发酵温度在12(主酵期)以下,以减少高级醇的生成。 c发酵度的影响 酵母在进行糖代谢时,会同时产生一些高级醇。发酵度高,表明发酵越旺盛,繁殖越快,对含氧物质的要求越多,代谢的糖类物质越多,产生的高级醇含量高。酵母自溶的影响主发酵结束,大部分酵母沉积于锥形罐底部,如不及时排放,容易引起酵母自溶,从而导致高级醇
37、含量升高。贮酒高级醇的生成主要在主发酵期。只要贮存条件适宜,在贮酒期间其变化幅度很小。瓶装后高级醇一般也保持常数值。但对下酒糖度、贮存条件要严格加以控制。原料的影响啤酒中高级醇的含量与麦芽品种、质量优劣有关。因不同地区的大麦品种,其含氮量有较大的差别,其所制成的麦芽或麦汁的含氮量也不同。若麦汁中的-氨基氮含量过高,就会通过氨基酸的异化作用即埃尔利希机制形成高级醇;当麦汁中的-氨基氮含量偏低时,麦汁中可同化氮消耗后,酵母则通过糖代谢合成必需的氨基酸用于细胞的蛋白质合成,当缺乏合成能源或氨基酸不足时,会导致由酮酸形成高级醇。据报道,使用溶解过度或适度的麦芽会使啤酒有较高的异戊醇含量,而使用溶解不良
38、的麦芽能导致产生较高含量的正丙醇。(4)控制高级醇含量的措施选用高级醇产生量低的酵母菌株,并适当提高酵母的接种量,可抑制高级醇的生成。 选用蛋白质溶解良好的麦芽,制定合理的糖化工艺,注意蛋白质分解的温度和时间,确保麦汁中-氨基氮含量在180200mg/L之间。 调整发酵工艺,降低麦汁冷却温度和酵母添加温度,控制麦计含氧量,使含氧量在810mg/L之间,降低主发酵前期的温度,在发酵完毕后,及时排放沉积在发酵罐底部的酵母,防止酵母自溶。严格控制糖化过程中麦汁pH值5.25.4之间,这样可抑制高级醇的生成量,又能适应糖化过程中各种水解酶类的作用,所以在整个糖化过程中必须严格控制和调节pH值。 为加快
39、发酵速度缩短酒龄,进行搅拌发酵使酵母与麦汁和氧之间充分接触,加快发酵速度则有利于高级醇的形成。所以从啤酒质量方面考虑,生产中要慎重采用。 加压发酵,压力在(0.080.2Mpa)发酵,抑制了酵母的繁殖,高级醇的生成量相对减少。 3酯类的形成酯类在啤酒中的含量很少,但对啤酒的风味影响很大。酯类大部分是在主发酵期形成的,尤其是在酵母繁殖旺盛期生成量较大,在后熟期形成量较少。酯类是由酰基辅酶(RCOSCoA)和醇类缩合而成。泛酸盐对酯的形成有促进作用。 R1COSCoA+R2OHR1COOR2+CoASH辅酶A存在于酵母体内,酯类是脂肪酸渗入酵母细胞内形成的。酯类生成后,一部分透过细胞膜进入发酵液中
40、,一部分被酵母吸附而保留在细胞内,酯被酵母吸附量的多少随酯的相对分子质量增加而增加。酯类(挥发性酯)是啤酒香味的主要来源之一,啤酒中含有适量的酯才能使啤酒香味丰满协调,传统上认为过高的酯含量是异香味,但国外一些啤酒乙酸乙酯的含量大于阈值,有淡雅的果香味,形成了独特风味。 4醛类啤酒中的醛类来自麦汁煮沸中美拉德反应和啤酒发酵过程中醇类的前驱物质或氧化产物。常见的醛类有:甲醛、乙醛、丙醛、异丁醛、异戊醛、糠醛、反-2-壬烯醛等。对啤酒风味影响比较大的是乙醛、糠醛和反-2-壬烯醛。乙醛主要来自丙酮酸。在丙酮酸脱羧酶作用下,丙酮酸不可逆形成乙醛和CO2。绝大多数乙醛在乙醇脱氢酶催化下形成乙醇。正常情况
41、下,乙醛在啤酒中的含量只有3.515.5mg/L。乙醛的阈值为10mg/L,成熟啤酒乙醛含量小于10mg/L,优质啤酒含量小于6mg/L。当乙醛含量超过10mg/L时啤酒有不成熟口感,呈腐败性气味和类似麦皮不愉快的苦味;乙醛含量超过25mg/L就会有强烈的刺激性辛辣感,也有郁闷性口感。乙醛、双乙酰和H2S构成嫩啤酒的生青味,酵母和麦汁污染杂菌(发酵单胞菌)也可增加啤酒中乙醛的含量。 5酸类 啤酒中的酸类约有100种,可分为不挥发酸、低挥发酸和挥发酸。啤酒中的酸类及其盐类决定啤酒的pH值和总酸含量。适量的酸赋予啤酒柔和和清爽的口感,同时为重要的缓冲物质控制啤酒的pH值。缺少酸类,啤酒口感呆滞、粘
42、稠、不爽口;过量的酸会使啤酒口感粗糙、不柔和、不协调。啤酒中有机酸的种类和含量是判断啤酒发酵是否正常和是否污染产酸菌的标志。 啤酒在发酵期间可增加滴定酸0.91.2ml(1mol/LNaOH),发酵产酸量受到麦汁总酸量的负影响,麦汁总酸越高,发酵产酸越少。要控制啤酒总酸必须先要控制麦汁总酸,糖化时由于水的碱度大,为调节pH值常常要加大量调节酸,会造成啤酒风味单调或出现明显的酸味。GB 49272001规定10.1P14.0P淡色啤酒,总酸2.6ml/100ml。对于有些啤酒总酸基本正常2.22.3ml/(1mol/L NaOH/100ml),但饮用时酸刺激强,有酸味,其原因除总酸过高外,主要是
43、挥发酸太高造成的。啤酒挥发酸100mg/L就说明啤酒已经酸败。 6含硫化合物啤酒中含硫化合物分挥发性和非挥发性两类,啤酒中多数挥发性含硫化合物是低阈值的强风味物质,对啤酒风味影响很大,尤其是低分子量的含硫化合物的影响更大。影响比较大的含硫化合物有二甲硫(DMS)、SO2、H2S和3-甲基-2-丁烯-1-硫醇。DMS为陈啤酒风味的特色组分,正常含量为2070g/L,过量有令人不快的腐烂蔬菜(卷心菜)的味道。啤酒中游离DMS主要来自麦芽及发酵、贮酒时酵母的代谢,其含量多少与酵母菌种有关。六、影响响发酵的的主要因因素除酵母母菌种的的种类、数数量和生生理状态态外,影影响酵母母发酵的的环境因因素有麦麦汁成分分、发酵酵温度、罐罐压、溶溶解氧含含量、ppH值等等。 (一一)麦汁汁成分:麦汁组组成适宜宜,能满满足酵母母生长、繁繁殖和发发酵的需需要。1120P麦汁汁中-氨基基氮含量量应为(118020)mmg/LL,还原原糖含量量9.55100.211.2g/1000ml,溶溶解氧含含量810mm