啤酒生产技术啤酒发酵ppt课件.pptx

5-1啤酒酵母,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,凝聚性酵母与粉状酵母的区别,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,传统下面酵母的几种主要菌株,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.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 啤酒生产一般选择凝聚性比较强的酵母。(2)发酵度 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。(3)酵母死灭温度 可作为鉴别菌株的内容之一。一般啤酒酵母的死灭温度在5253，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,三、啤酒酵母扩大培养,培养过程： 斜面种子 生产所用的种子两个阶段： 实验室扩大培养阶段 生产现场扩大培养阶段,斜面试管,富氏瓶（或试管）培养,富氏瓶（或试管）培养,卡氏罐培养,1.实验室扩大培养阶段,（5）实验室扩大培养的技术要求,应按无菌操作的要求对培养用具和培养基进行灭菌；每次扩大稀释的倍数约为1020倍；每次移植接种后，要镜检酵母细胞的发育情况；随着每阶段的扩大培养，培养温度要逐步降低，以使酵母逐步适应低温发酵；每个扩大培养阶段，均应做平行培养：试管45个，巴氏瓶23个，卡氏罐2个，然后选优进行 扩大培养。,2.生产现场扩大培养阶段,卡氏罐培养结束后，酵母进入现场扩大培养。啤酒厂一般都用汉生罐、酵母罐等设备来进行生产现场扩大培养。（1）麦汁杀菌：0.080.10MPa，60min（2）汉生罐空罐灭菌： 灭菌1h，无菌压缩空气保压,2.生产现场扩大培养阶段,（3）汉生罐初期培养 将卡氏罐内酵母培养液以无菌压缩空气压入汉生罐，通无菌空气510min。然后加入杀菌冷却后的麦汁，再通无菌空气10min，保持品温1013，室温维持13。培养3648h左右，在此期间，每隔数小时通风10min。,2.生产现场扩大培养阶段,（4）汉生罐旺盛期培养 当汉生罐培养液进入旺盛期时，一边搅拌，一边将85左右的酵母培养液移植到已灭菌的一级酵母扩大培养罐，最后逐级扩大到一定数量，供现场发酵使用。（5）汉生罐留种再扩培 在汉生罐留下的约15左右的酵母培养液中，加入灭菌冷却后的麦汁，待起发后，准备下次扩大培养用。保存种酵母的室温一般控制在23，罐内保持正压（0.020.03MPa），以防空气进入污染。,2.生产现场扩大培养阶段,（6）生产现场扩大培养的注意点 每一步扩大后的残留液都应进行有无污染、变异的检查； 每扩大一次，温度都应有所降低，但降温幅度不宜太大； 每次扩大培养的倍数约为510倍。,3.啤酒酵母的质量检验,（1）形态检验 优良健壮的酵母细胞应具有均匀的形状和大小，平滑而薄的细胞壁，细胞质透明均一；年幼少壮的细胞内部充满细胞质；老熟的细胞出现液泡，内贮细胞液，呈灰色，折光性强；衰老细胞中液泡多，内容物多颗粒，折光性较强。生产上使用的酵母一般死亡率应在3以下，新培养的酵母死亡率应在1以下。镜检中，不应有杂菌污染。,（2）发酵度检验,在正常情况下， 外观发酵度wa=7587，（不排除酒精测定） 真正发酵度wr=6070， （排除酒精测定） 外观发酵度一般比真正发酵度约高20， wr=wa0.819。 淡色啤酒发酵度的区分可按表5-5来划分。,（2）发酵度检验,另外还有凝聚性、发酵速度、死灭温度、出芽率、耐酒精度、产酸、产酯等生理特性检验。,四、啤酒活性干酵母的应用方法（以 “安琪”牌啤酒活性干酵母为例）,1.低温发酵 发酵起始温度为9或更低（78），主发酵最高温度控制在1112。 啤酒活性干酵母必须活化1.52h，用量为0.5。复水活化材料要求：容器必须洁净、可密封；活化用水必须是无菌的凉开水；麦汁必须经煮沸后取用。,四、啤酒活性干酵母的应用方法（以 “安琪”牌啤酒活性干酵母为例）,复水活化步骤取煮沸后的1012Bx的麦汁，加等量的凉开水，迅速冷却至3032，加入可密封的洁净容器中，制成46Bx麦汁：取所需用量的啤酒活性干酵母加入到46Bx麦汁中，麦汁用量为啤酒活性干酵母用量的510倍。复水活化过程中，每隔10min摇动2min，活化1.52h。该工艺发酵45天可开始保压，此时糖度在4.5Bx左右。,四、啤酒活性干酵母的应用方法（以 “安琪”牌啤酒活性干酵母为例）,2.中温发酵发酵起始温度为11，主发酵最高温度为1314。啤酒活性干酵母用量为0.4，复水活化方法同上述低温发酵。发酵4872h可开始保压，糖度在4.5Bx左右。其他控制条件根据工艺要求而定。,四、啤酒活性干酵母的应用方法（以 “安琪”牌啤酒活性干酵母为例）,3.高温发酵发酵起始温度为17，主发酵最高温度控制在为1920。在此温度下，啤酒活性干酵母可不活化直接入罐，用量为0.3。发酵3648h可开始保压，糖度在4.5Bx左右。,5-2、啤酒发酵机理,一、主要物质变化1、糖的变化 96%左右可发酵糖发酵为乙醇和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。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 （2）酯类 （3）硫化物 （4）乙醛 成熟啤酒的乙醛含量一般10mg/L（5）连二酮 双乙酰的味阈值为0.10.15 mg/L；馊饭味,影响和消除双乙酰的方法,(1)减少-乙酰乳酸的生成 酵母菌株； 提高麦汁中-AAN的水平(2)加速-乙酰乳酸的非酶氧化分解 提高麦汁溶氧水平；发酵前期适当通风搅拌； 酵母在发酵前期有强发酵力和产酸能力；迅速降低pH值(3)控制和降低酵母的增殖速度 提高酵母接种量；降低酵母在发酵液中的繁殖温度； 控制-AAN水平(4)加速双乙酰的还原 酵母菌株的影响-促进双乙酰渗透进入酵母细胞体； 双乙 酰还原阶段酵母细胞浓度的影响-高利于还原； 双乙 酰还原阶段温度的影响-高利于还原；,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，pH=4.24.4 pH值下降原因：有机酸的形成,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 淡爽型啤酒多采用较高温度发酵。3. 罐压、CO2浓度 有罐压发酵，酵 母增殖浓度减少，发酵滞缓，代谢副产物减少。,53啤酒发酵技术,复习5-2啤酒发酵机理1.影响啤酒质量的主要因素有哪些？2.在啤酒发酵过程中主要涉及到哪几类物质的变化？3.控制发酵过程中双乙酰含量的方法有哪些？,一、传 统 啤 酒 发 酵 主发酵：密闭或敞口的 主发酵池 下面发酵 后发酵：密闭的卧式 发酵罐,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，二氧化碳饱和稳定，酒的泡沫细腻，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）麦汁冷却与接种酵 母：冷却至6 左右，接种量为0.5左右；（2）通入无菌空气，使接种后麦汁溶解氧含量在8mg/L左右；（3）酵母繁殖20h左右，麦汁表面形成一层白色泡沫，即行换槽；（4） 进行厌氧发酵，定期检查温度和糖度；（5）发酵23天左右，发酵温度升至最高，维持最高温度23天，然后进行冷却，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。（6）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。（7）酵母的回收。,2.主发酵过程的现象和要求,酵母繁殖期起泡期高泡期落泡期泡盖形成期,3.主发酵技术条件,（二）后发酵,主发酵结束后的发酵液称嫩啤酒。后发酵的目的：(1)残糖继续发酵；(2)促进啤酒风味成熟；(3)增加CO2的溶解量；(4)促进啤酒的澄清。,后发酵的工艺操作和要求,1.下酒 下酒定义下酒方法-多用下面下酒法。入罐后，液面上应留出1015cm空距，有利于排除液面上的空气，尽量减少与氧的接触。如果嫩啤酒含糖过低，不足以进行后发酵，可添加发酵度为20的起泡酒，促进发酵。 下酒酵母浓度控制在10106个细胞/mL,后发酵的工艺操作和要求,2.封桶升压 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。封罐后，罐内二氧化碳压力逐步上升，压力达到5080kPa时保压，让酒中的二氧化碳逐步饱和。,后发酵的工艺操作和要求,3.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，保持较高温度利于双乙酰的还原，后期保持低温利于CO2饱和酒内和酒的沉淀与澄清。 后发酵室温度的控制：前期35，而后逐步降温至11。,4.后发酵时间,淡色啤酒要求酒花苦味柔和，一般贮酒时间较长； 浓色啤酒要求麦芽香味突出，一般贮酒时间较短；原麦汁浓度高的啤酒贮酒期长；低温贮酒的贮酒时间长；外销酒较内销酒贮酒时间长；,5.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,6.后处理,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。,二、啤酒大型发酵罐发酵,（一）圆柱锥底发酵罐1. 特点(1)设备容量大，国内采用的罐容一般为100600m3。(2)底部为锥形，便于排放酵母。(3)罐身设有冷却装置，便于发酵温度的控制。 (4)采用密闭发酵，便于CO2洗涤和CO2回收； (5)罐内发酵液由于CO2梯度，而使发酵液进行自然对流，有利于酵母发酵能力的提高和发酵周期的缩短。(6)发酵罐可采用仪表或微机控制，操作、管理方便。采用CIP自动清洗系统。 圆柱锥底发酵罐的示意图见图5-4。,圆柱锥底发酵罐,基本结构,锥顶：CO2、CIP管道，防真空阀、过压阀、压力传感器等罐体：冷却装置和保温层、测温和测压元件锥底：冷却层、进出管道、阀门、视镜、测温和测压的传感器等。,主要结构参数,径高比：圆筒部分：1（14）；罐容量：有效体积：80%锥角：6090，一般6075。冷却夹套与冷却面积-二次冷媒冷却。 啤酒冰点：-2.7-2.0 冷媒温度：-3左右 冷媒：2030%酒精水或20%的丙二醇水。,结构参数,隔热层与防护层:隔热层 聚酰胺树脂、聚苯乙烯塑料、聚氨基 甲酸乙酯、膨胀珍珠岩粉、矿渣棉等。 厚度150200mm。防护层 铝合金、马口铁：0.71.5mm； 不锈钢：0.50.7mm 以瓦楞型板材较美观、受欢迎。罐压：安全阀与真空阀的作用。下酒时注意背压。罐数：罐数发酵周期每天糖化次数罐容麦汁的批次数3,（4）工艺参数及要求,周期：1224d接种量： 与酵母性能、代数、衰老情况、产品类型等有关 发酵开始：（1020）106个/ml； 旺盛时：（67）107个/ml； 排放酵母后：（68）106个/ml； 贮酒时：（1.53.5）106个/ml。发酵最高温度与双乙酰还原温度： 国内低温发酵：8； 国内中温发酵：1012； 双乙酰还原温度发酵温度,工艺参数,罐压：最高0.070.08Mpa。 最高罐压最高温度100（MPa）。CO2（%，w/w）0.2980.04罐压0.008品温满罐时间：1224h，最好20h。真正发酵度：低发酵度：4856%； 中发酵度：5963%； 高发酵度：65%； 超高发酵度（干啤酒）75%。,工艺要求,注意原料的质量和糖化效果：每批次组成应均匀。罐容与麦汁量相适应；最好16h内满罐。麦汁温度控制有序麦汁溶氧适度：8ppm。发酵温控要稳定尽量回收CO2并综合利用注意罐的清洗：喷洗压力0.390.49MPa。,思考题,啤酒主发酵有哪几个过程？各有什么要求？主发酵过程的主要变化是什么？后发酵的目的有哪些？怎样进行后发酵的工艺操作？啤酒大罐发酵应控制哪些技术参数？ 有什么要求？,一罐法发酵工艺,（1）酵母添加 分次追加满罐。满罐时间最好在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。（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）主发酵温度 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 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714天。回收的酵母的处理。回收后通入无菌空气，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）； 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。,一罐法发酵工艺曲线,（5）酵母的回收,特点：降温至67后可随时排放酵母。回收方式：酵母回收泵和计量装置、加压与充氧装置。贮存方式：不洗涤，贮存温度易调节。,酵母的回收,回收方法： 人工回收；酵母离心机回收回收酵母的处理和保存：将回收的酵母泥置于酵地母贮存罐中，迅速添加23倍12 无菌水，使其降温并稀释之。 稀释后的酵母泥过100目筛。 过筛后的酵母静置沉淀，倾去上清液。 再用12 无菌水漂洗，静置12h酵母沉淀后，倾去上清液，再加无菌水保存，以后每天23次/天。,（6）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,（二）连续发酵,特点：发酵效率高操作方便、设备利用率高生产周期短啤酒损失少酵母繁殖量少等优点。,连续发酵的形式,(1)多罐式连续发酵 很少采用。(2)塔式连续发酵 要求采用高凝聚型酵母，以便保持较高的酵母浓度，在塔底部分形成一个浓集的塞柱。生产中要经常在塔底通入CO2，以使酵母层(塞柱部分)保持多孔流动性。(3)固定化酵母连续发酵 具有酵母浓度高、活性强、酵母可长时间连续使用、设备利用率高、发酵条件（温度、pH、发酵时间、发酵终点）易于控制、发酵速度快等优点。 酵母固定化的方法有吸附法、包埋法等。,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：及时排放酵母泥，贮酒期上、中、下温度保持在-11。冷媒温度-4等。4啤酒上头产生原因：高级醇120ppM，异丁醇10ppM，异戊醇50ppM。,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。6双乙酰回升发酵结束时合格，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。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。,四、高浓度麦汁发酵法,浓醪发酵: 采用高浓度麦汁进行发酵，然后再稀释成规定浓度成品啤酒的方法。 它可在不增加或少增加生产设备的条件下提高产量。原麦汁浓度一般为16P 左右。特点：在不增加设备的基础上大幅度提高产量，提高设备利用率，并且可以降低生产成本，提高啤酒的风味和非生物稳定性。不足之处：糖化的原料利用率低、酒花利用率低。,稀释方法：麦汁稀释法、前稀释法、后稀释法。后者对稀释用水的要求高。高浓度啤酒稀释系统： 脱氧机和混合器两部分组成，微机控制。 高浓度啤酒稀释水处理系统关键设备，其中最关键的是稀释水的脱氧问题。要求稀释水中含氧量应小于0.3mgL。 水脱氧的方法有：热法真空脱氧、C02置换法、冷却真空脱氧等。,操作杀菌（8085/5min）充CO2备压（0.050.10MPa）调无菌水脱氧并充CO2（真空度-0.095-0.090MPa）取样测试O2含量（0.30mg/L）准备碳酸水（CO20.40%质量分数，水温13）计算并自动混水结束（先关啤酒阀）。加水比加水比（高浓啤酒的浓度成品啤酒的浓度） 成品啤酒的浓度,THEEND！,