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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l 发酵类型：分为上面酵母与下面酵母l 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l 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l 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。l 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l 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50 68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52 5
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l 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；2.0 2.5%转化为其他发酵副产物；1.5 2.0%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 mg L）的啤酒显得浓醇，含氮量为300 400 mg L 的啤酒显得爽口，含氮物质量300 mg L 的啤酒则显得寡淡。3、其他发酵产物l（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。l（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
5、异香味。酯类大都在主发酵期间形成。l（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0 1 0.15 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l 菌种还原能力：强壮幼、衰老、营养不良、代数多者。l 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。l 巴氏灭菌前-乙酰乳酸的含量：，则高温杀菌时，双乙酰l 染菌l 酵母自溶双乙酰的控制与消除方法l
6、菌种双乙酰产量低者；提高接种量，还原期7106 个/100ml。l 麦汁成分-氨基N：180 200mg/L，并有适宜的Val 含量。溶解O26 9mg/L，锌0.15 0.20mg/L。l 酿造用水：残余碱度1.78mmol。l 还原温度：适当提高。l 控制酵母增殖l 外加-乙酰乳酸脱羧酶使发酵液中的-乙酰乳酸乙偶姻 l（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0 10g/L 的范围内；啤酒中二甲基硫浓度超过100g/
7、L 时，啤酒就会出现硫磺臭味。l（5）乙醛 乙醛是啤酒发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。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。l 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4.2 4.4。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l 1 麦汁成
8、分 氨基N、还原糖、锌等。l 2 发酵温度变温发酵，指主发酵阶段的最高温度。一般低温发酵。上面：18 22，下面：7 15。低温发酵的原因：P231下面发酵的类型：低温发酵（接种6 7.5，发酵7 9）；中温发酵（接种8 9，发酵10 12）；高温发酵（接种9 10，发酵13 15）。淡爽型啤酒多采用较高温度发酵。l 3 罐压，则l 4 pH 5 6l 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。5 3 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
9、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0 5（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2 3 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2 3 天。以后控制发酵温度逐步回落，主酵结束时，发
10、酵液温度控制在4.0 4.5。（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.主发酵过程的现象和要求 酵母繁殖期麦芽汁添加酵母8 16h 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4 5h 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0.5 0.8，每天降糖0.3 0.5，维持时间1 2 天，不需人工降温。高泡期发酵后2 3 天，泡
11、沫增高，形成隆起，高达25 30cm，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，但是不能太剧烈，以免酵母过早沉淀，影响发酵。高泡期一般维持2 3 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7 8 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0.2 0.4。（二）后发酵 l 主发酵结束后
12、的发酵液称嫩啤酒。l 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l 酒龄：从封罐开始到酒成熟的天数。传统：6090d，改进后缩短15 30d。l 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
13、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100 800m3。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12 24h，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
14、酵温度低2 3。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8mg L 即可。（3）主发酵温度 各厂采用的主发酵温度是不一样的。多数厂采用低温（6 7）接种，前低温（9 10）后升温（12 13）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10 14 左右，使连二酮
15、浓度降至0.08mg L 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24 48h，减压回收酵母。最后再降温至0-1，贮酒7 14 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2 3 天。也可在2 4 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（0.01 0.02 MPa）；至发酵后期，外观发酵度达70 以上时，封罐，逐渐升压至0.07 0
16、.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 l 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。l 2
17、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。l 3 酵母自溶产生原因：罐底温度高，维持时间长等对策：及时排放酵母泥，贮酒期上、中、下温度保持在-1 1。冷媒温度-4 等。l 4 啤酒上头产生原因：高级醇120ppM，异丁醇10ppM，异戊醇50ppM。l 5 双乙酰还原困难产生原因：氨基氮低，高温快速发酵法、主酵后酵母沉降过早或酵母质量差、活性差。l 6 双乙酰回升发酵结束时双乙酰合格，经低温贮酒或过滤后或杀菌后含量上升。产生原因：前体多，滤酒后吸氧，后期染菌等。对策：尽量减少吸氧；抗氧化剂；CO2 背压；灌酒时窜沫；满罐贮酒等。l 7 发酵中止现象产生原因：酵母凝聚性强而絮凝；发酵力弱；麦汁成分、质量差等。THEEND！谢谢观看/欢迎下载BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES.BY FAITH I BY FAITH