发酵与酿造技术6、啤酒发酵技术课件.ppt

项目六啤酒发酵技术,学习目标,查阅相关资料认知啤酒分类、营养成分、生产流程能制定啤酒制备方案会制定啤酒质量控制方案能优化啤酒制备成本控制方案会实施啤酒制备操作能整理、记录操作资料,学习内容,1、啤酒知识（啤酒分类、啤酒营养成分、酒花的作用、啤酒一般流程）2、原料预处理3、麦芽的制备4、麦芽汁的制备5、酵母的活化、扩培6、啤酒主发酵7、啤酒后发酵8、啤酒的后处理,思考题,1、啤酒的定义、啤酒的分类？2、啤酒生产为什么要选用大麦为原料，其他原料可行吗？3、大麦发芽的目的是什么？优质麦芽有什么标准？4、啤酒花的作用有哪些？麦汁煮沸的目的是什么？5、糖化控制有哪些内容？6、在啤酒发酵过程中主要涉及到哪几类物质的变化？7、控制发酵过程中双乙酰含量的方法有哪些？8、影响啤酒质量的主要因素有哪些？9、啤酒主发酵有哪几个过程？各有什么要求？10、后发酵的目的有哪些？怎样进行后发酵的工艺操作？11、啤酒大罐发酵应控制哪些技术参数？有什么要求？ 12、啤酒的稳定性包括哪些内容？,知识拓展,啤酒是以大麦和水为主要原料，大米、谷物、酒花等为辅料制成麦芽，经糖化、酵母发酵等工序制成的富含营养物质和二氧化碳的饮料酒。酒精含量仅含3%6%。,知识拓展-中国啤酒工业发展简史,中国在四五千年前，就有古代啤酒。中国近代啤酒是从欧洲传入的，第一家现代化啤酒厂是1903年在青岛由德国酿造师建立的英德啤酒厂，从1902年到1949年的40多年中，中国只建立了不到10个工厂，年产啤酒近1万t。从1949年到1993年，我们用43年的时间，发展成为世界啤酒第二生产大国。改革开放二十多年来中国啤酒工业得到迅猛发展，2001年啤酒产量为2274万吨，2002年啤酒产量达到2386万吨，首次超过美国成为世界第一啤酒生产大国。,知识拓展-中国啤酒工业现状,仅有百年历史的中国啤酒工业，涌现出了一大批具有品牌、技术、装备、管理等综合优势的优秀企业，如“青啤”、“燕京”、“华润”、“哈啤”、“珠江”、“重啤”、“惠泉”、“金星”等国际和国内的知名企业。由于啤酒的运输、保鲜等行业特点，纵然中国啤酒产量位居世界第一；纵然已有四家中国啤酒集团的年产量超过100万吨，但与国际啤酒大国及啤酒发达国家相比，在集团化、规模化、质量、效益、品牌等方面我们均还比较落后。虽然“青啤”、“华润”、 “燕京”等已开始踏上集团化、规模化道路，但在质量、效益等方面与国际品牌尚有一定差距。,知识拓展-发展趋势,1.我国啤酒市场竞争会更加激烈； 整个行业逐步进入成熟期，行业内的整合速度进一步加快，整合过程规范化。 2. 啤酒企业的品牌意识增强，更加注重品牌战略的实施，市场对名牌产品的需求增加。营销方式多样化。 3. 产品特点：品种更加多样化、功能更加齐全。新品趋向特色型、风味型、轻快型、保健型、清爽型等；消费需求转向低度化、清爽型的啤酒，浓醇型啤酒、高浓度啤酒和真正的特殊风味啤酒等。纯生啤酒具有较大的发展空间。 4. 先进的技术和设备在啤酒生产中被广泛应用。,知识拓展-啤酒的主要成分,以120P啤酒为例：实际浓度为4.04.5%。其中：80%为糖类物质、810%为含氮物质、34%为矿物质。还含有12种维生素、有机酸、酒花油、苦味物质和CO2等。含有17种氨基酸。还含有钙、磷、钾、钠、镁等无机盐，各种微量元素以及啤酒中的各种风味物质。1 L 120P啤酒产生的热量达1779kJ，可与250g面包、56个鸡蛋、500g马铃薯或0.75L牛奶产生的热量相当。故有“液体面包”之美称 。,知识拓展-营养价值,啤酒的营养价值主要由能发热的糖类和蛋白质及其分解产物、维生素和无机盐等组成。 啤酒具有利尿、促进胃液分泌、缓解紧张及治疗结石的作用。适当饮用啤酒可以提高肝脏解毒作用，对冠心病、高血压、糖尿病和血脉不畅等均有一定效果。啤酒中丰富的二氧化碳和酸度、苦味，具有生津止渴、消暑、帮助消化、消除疲劳、增进食欲的功能。,知识拓展-啤酒的分类,上面发酵啤酒按生产方法和酵母种类分 下面发酵啤酒 营养啤酒(麦汁浓度2.550P)按啤酒的原麦汁浓度分 佐餐啤酒(麦汁浓度490P) 贮藏啤酒(麦汁浓度10140P) 高浓度啤酒(麦汁浓度13220P) 浅色啤酒按啤酒的色泽分 浓色啤酒 黑色啤酒 鲜啤酒按啤酒是否杀菌分 熟啤酒 纯生啤酒 鲜啤酒按包装容器分 、按销售渠道分,知识拓展-啤酒生产工艺过程,（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）啤酒酿造辅料（大米）粉碎糊化 酒花 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 菌种,一、啤酒发酵原辅料的检测、预处理,自古以来大麦是酿造啤酒的主要原料，在酿造时先将大麦制成麦芽，再进行糖化和发酵大麦适于酿造啤酒的原因：1.大麦便于发芽，并产生大量的水解酶类2.大麦种植遍及全球3.大麦的化学成分适合酿造啤酒4.大麦是非人类食用主粮 大麦按籽粒在麦穗上断面分配 形式，可分为六棱、二棱、 四棱大麦,大麦的化学成分,1淀粉：是大麦的主要贮藏物，存在胚乳细胞内。其中，直链淀粉一般为17%-24%。2半纤维素和麦胶物质：是胚乳细胞壁的组成部分。3. 纤维素：纤维素约占大麦干物质质量的3.57.0。纤维素在啤酒酿造中不参于代谢作用。,大麦的化学成分,4蛋白质：含量高低及其类型直接影响啤酒质量。大麦蛋白质和一般植物蛋白质类似，清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白。5多酚类物质：约占大麦干重的0.10.3%，它们多存在于谷皮中，对发芽有一定抑制作用，使啤酒具有涩味。,啤酒酿造对大麦质量的要求,1感官（1） 色泽 ：良好大麦有光泽，淡黄；受潮大麦发暗，胚部呈深褐色；受霉菌侵蚀的大麦则呈灰色或微兰色（2） 气味：良好大麦具有新鲜稻草香味（3） 谷皮：优良大麦皮薄，有细密纹道（4） 麦粒形态：以短胖者为佳（5） 夹杂物：杂谷粒和沙土等应在2%以下,啤酒酿造对大麦质量的要求,2物理检验（1） 千粒重：以无水物计千粒重应为3040g（2） 麦粒均匀度：按国际通用标准，麦粒腹径可分为2.8、2.5、2.2mm三级（3） 胚乳性质：胚乳断面可分为粉状、玻璃质和半玻璃质三种状态,啤酒酿造对大麦质量的要求,3化学检验（1） 水分：原料大麦水分不能高于13%，否则不能贮存，易发生霉变，呼吸损失大（2） 蛋白质：蛋白质含量一般要求为912%，蛋白质含量高，制麦不易管理，易生成玻璃质，溶解差，浸出物相应的低，成品啤酒易浑浊（3） 浸出物：间接衡量淀粉含量的方法，一般为7280%大麦的质量标准参照GBT7416-2000的要求。,啤酒辅料,1大米：原则上凡大米不论品种均可用于酿造，但从啤酒风味而言，米的食感越好，酿造的啤酒风味也越好2玉米：是世界栽培最广的品种，也是酿造啤酒的主要品种3小麦：我国是世界小麦主要生产国。小麦发芽后制成的小麦芽也是酿造啤酒的主要原料。4淀粉：由于淀粉工业发展，用淀粉作啤酒辅料是有前途的5蔗糖和淀粉糖浆：在麦汁制造中，用糖补充浸出物，可直接加入麦汁煮沸锅中，工艺简单，使用方便,啤酒辅料,使用辅助原料的目的： (1) 降低成本并节约粮食。 (2) 节省糖化设备容量，调节麦汁中糖与非糖的比例，以提高啤酒发酵度。 (3) 降低麦汁中蛋白质和易氧化的多酚物质的含量，从而降低啤酒色度，改善啤酒风味和啤酒的非生物稳定性。 (4) 增加啤酒中糖蛋白的含量，从而改进啤酒的泡沫性能。,啤酒花,酒花又称蛇麻花、啤酒花等，它是雌雄异株，用于啤酒发酵的是成熟的雌花。酒花成分酒花树脂：1020 ，酒花树脂包括 -酸、 - 酸等成分，其中 -酸是啤酒苦味的主要来源，也是衡量啤酒花质量优劣的重要指标之一。酒花油： 0.52 多酚物质： 25 其他：单糖、蛋白质、果胶、脂和蜡等。,啤酒花,酒花在啤酒中的作用是： 1赋予啤酒香味和爽口苦味。 2提高啤酒泡沫的持久性。 3使蛋白质沉淀，有利啤酒澄清。 4酒花有抑菌作用，将它加入麦芽汁中能增强麦芽汁和啤酒的防腐能力。保藏：要求低温贮存。以避免 -酸被氧化。酒花制品：酒花粉、酒花浸膏、酒花油、颗粒酒花。,酿造用水,啤酒酿造用水是指糖化用水、洗糟用水、啤酒稀释用水。通常，软水适于酿造淡色啤酒，碳酸盐含量高的硬水适于酿制浓色啤酒。淡色啤酒用水要求为： 无色，无臭，透明，无浮游物，味纯正，无生物污染； 硬度低； 铁、锰含量低（含量高对啤酒的色、味有害，而且能引起喷涌现象）； 不含亚硝酸盐。,酿造用水,水处理方法机械过滤、活性炭过滤、砂滤、加酸法、煮沸法、添加石膏法、离子交换法、电渗析法、紫外线消毒等。,二、麦芽制备,制麦的目的1、使大麦生成各种水解酶，作为糖化时的催化剂。使麦粒适度溶解，以利于糖化过程的进行。2、通过干燥，可以除去多余的水分，除去生青味，并产生麦芽特有的色、香、味。3、制成的麦芽经过除根，使麦芽的成分稳定，便于长期贮存。,二、麦芽制备,工艺流程原料大麦粗选精选分级洗麦浸渍发芽绿麦芽干燥除根贮藏成品麦芽*干燥：60干燥，大麦酶系仍保持活性,二、麦芽制备,浸麦的目的1.提高大麦的含水量，达到发芽的水分要求。麦粒含水2535时就可萌发。对酿造用麦芽，还要求胚乳充分溶解，所以含水必须保持4348。浸麦后的大麦含水率叫浸麦度。2.通过洗涤，除去麦粒表面的灰尘、杂质和微生物。3.在浸麦水中适当添加一些化学药剂，可以加速麦皮中有害物质（如酚类等）的浸出。 （浸麦后质量原大麦质量）+原大麦水分浸麦度（）= 100 浸麦后质量,二、麦芽制备,浸麦方法有湿浸法、间歇浸麦法和喷雾浸麦法，另外，还有重浸渍浸麦法和多次浸麦法。,平底浸麦槽1、溢流和喷水管泵 2、洗涤水泵 3、清洗管 4、可调剂空 5、喷水管 6、空气压缩机 7、空气喷射管 8、带孔假底 9、废水排出管 10、浸渍大麦排出管,二、麦芽制备,发芽工艺技术条件(1)发芽水分 大麦经过浸渍以后水质量分数约在4348，制造深色麦芽宜提高至4548，而制造浅色麦芽一般控制在4346。 (2)发芽温度 发芽温度一般分为低温、高温、低高温结合等几种情况。低温发芽一般为1216；高温发芽一般为18以上；低高温发芽，前期1216，后期1820，亦可先高后低，或低-高-低的方式。,二、麦芽制备,(3)通风供氧 发芽初期麦粒呼吸旺盛，品温上升，二氧化碳浓度增大，这时需通入大量新鲜空气，提供氧气，以利于麦芽生长和酶的形成。通风供氧的方式有间歇通风、连续通风和循环通风。 (4)发芽时间 发芽时间是由多种条件决定的。浅色麦芽的发芽时间一般控制在6d左右，深色麦芽为8d左右。采取必要手段可缩短时间至4 5d。 (5)光线 发芽过程中必须避免阳光直射，以防止叶绿素的形成而损害啤酒的风味。,二、麦芽制备,绿麦芽干燥的目的除去绿麦芽多余的水分，使麦芽水分降低至5%以下，防止腐败变质，便于贮藏；终止绿麦芽的生长和酶的分解作用，并最大限度的保持酶活力；除去绿麦芽的生腥味，使麦芽产生特有的色、香、味；便于干燥后除去麦根。麦根有不良苦味，如带入啤酒，将破坏啤酒风味；经过加热分解并挥发出二甲基硫（DMS)的前体物质，改善啤酒风味。,二、麦芽制备,麦芽干燥期间的物质变化（1）水分变化 通过干燥，浅色麦芽水分要降至3.05.0，深色麦芽水分要降至1.53.5。（2）酶的变化 （3）碳水化合物的变化 （4）半纤维素的分解 （5）含氮物的变化 （6）类黑素的形成 麦芽的色泽和香味主要取决于类黑素。（7）酸度的变化 （8）多酚物质的变化,二、麦芽制备,绿麦芽干燥过程可分为 凋萎期 一般从35一40起温，每小时升温2，最高温度达6065，需时1524h 。此期间要求风量大，每24h翻麦一次。麦芽干燥程度为含水量10以下 焙燥期麦芽凋萎后继续每小时升温225最高达7580约需5h，使麦芽水分降至5左右 焙焦期 进一步提高温度至85 使麦芽含水量降至5以下,二、麦芽制备,干麦芽的除根及贮存 操作：干燥的麦芽应用除根机除掉麦根。作用：除去麦根，麦芽表面的水锈或灰尘，同时具有一定的磨光作用，保证麦粒外表美观，口味纯正，收得率高。贮存：新干燥的麦芽需经储藏一个月以上，才能用于酿造，因为在贮存过程中，麦芽的淀粉酶和蛋白酶的活力都有所提高，有利于糖化。,二、麦芽制备,特种麦芽着色麦芽焦香麦芽黑色素麦芽（氨基酸麦芽）黑麦芽（着色麦芽、色麦芽）非着色麦芽小麦麦芽乳酸麦芽赤霉酸麦芽短麦芽（无根麦芽）,二、麦芽制备,麦芽的质量评定1.感官指标优质的麦芽应有浓香味，无霉杂味，用牙咬时发脆且松散。2.理化指标 千粒重 一般麦芽的千粒重为2938g。麦芽比重 比重在1.101.13之间为良好。粗细粉浸出物差 将一个麦芽样品的粗粉和细粉分别作浸出物试验，两者之差越大，则溶解度越差。,二、麦芽制备,氮：测定糖化麦汁的可溶性氮、凝固氮、甲醛氮以及总氮。若可溶性氮占总氮41%，表示溶解良好；25%41%为好；35%，溶解不充分。色度：淡色麦芽色度小于0.25ml碘液；中等黑麦芽为0.30.7ml碘液，慕尼黑麦芽为0.81.0ml碘液。酸度：麦芽滴定酸度主要由植酸钙镁水解产生的磷酸形成。溶解良好和干燥温度高的麦芽，酸度稍高。,三、麦芽汁制备,1、工艺流程麦芽汁制备包括原料的粉碎、糊化、糖化、麦芽醪的过滤、麦汁添加酒花煮沸、麦汁的处理、麦汁冷却、通氧等过程。,水,糊化糖化,麦芽粉碎麦芽粉,大米粉碎大米粉,酒花,过滤煮沸澄清冷却定型麦芽汁,麦糟,三、麦芽汁制备,2、糖化的总体目标和要求,三、麦芽汁制备,3、原料处理为了提高浸出率，原料和辅料必须进行粉碎目的：使整粒谷物经粉碎后有较大的比表面积，使物料中贮藏物质增加和水、酶的接触面积，加速酶促反应及物料的溶解。麦芽原料的粉碎要求做到皮壳破而不碎，且胚乳尽可能的细，从而避免由于皮壳过细造成的过滤困难。对于像大米、玉米等辅助原料则要求越细越好。,三、麦芽汁制备,麦芽的粉碎方法：干法粉碎：采用辊式粉碎机回潮干法粉碎：麦芽在很短时间内，通入蒸气或热水，使麦壳增湿，胚乳水分保持不变，这样使麦壳有一定柔性，在干法粉碎时容易保持完整，有利于过滤湿法粉碎：由于麦芽皮壳充分吸水变软，粉碎时皮壳不容易磨碎，胚乳带水碾磨，较均匀，糖化速度快。连续浸渍湿法粉碎：改进了原来湿法粉碎的两个缺点谷物辅料：辊式粉碎机粉碎。,三、麦芽汁制备,粉碎设备（1）对辊粉碎机 （2）四辊粉碎机（3）五辊粉碎机（4）六棍粉碎机,三、麦芽汁制备,4、糊化及糖化糊化：辅料在50的料液中，其淀粉颗粒吸水膨胀，表层胶质溶解，内部的淀粉分子脱离膨胀的表层进入水中，再升温至70左右成糊状物。糖化：利用麦芽中所含有的各种水解酶，在适宜的条件下，将麦芽和辅料中的不溶性大分子物质（淀粉、蛋白质、半纤维素等）逐步分解为可溶性的低分子物质的分解过程。 由此制备的浸出物溶液就是麦汁。,三、麦芽汁制备,三、麦芽汁制备,（1）影响淀粉水解的因素：麦芽的质量及粉碎度：糖化力强、溶解良好的麦芽，糖化的时间短，形成可发酵性糖多，可采用较低糖化温度作用非发芽谷物的添加：非发芽谷物的种类，支链、直链淀粉的比例，糊化、液化程度及添加数量，将极大的影响到糖化过程和麦汁的组成糖化温度的影响：糖化温度趋近于63可得到最高可发酵性糖糖化醪pH的影响：淀粉酶作用最适pH值随温度的变化而变化糖化醪浓度的影响：实际生产中，糖化醪浓度一般以20%-40%为宜,三、麦芽汁制备,（2）麦芽的蛋白质水解蛋白质及其水解产物和啤酒的关系：麦汁中氨基酸过多，影响酵母的增殖和发酵；而其中氨基酸过少，则酵母增殖困难，最后导致发酵困难定型麦汁含氮组分的要求：麦汁中高分子可溶性氮应不超过总氮的15%麦芽中蛋白酶及其性质：麦芽糖化时，起催化水解作用的蛋白酶类主要是内切肽酶和羧基肽酶糖化过程中麦芽蛋白质水解的控制：糖化过程中麦芽蛋白质分解的深度和广度远远不如制麦芽时深刻,三、麦芽汁制备,（3）其他物质分解-葡聚糖的分解：糖化过程中需促进-葡聚糖的分解。麦芽谷皮成分溶解麦芽皮壳中含有谷皮酸，多酚类物质，它们的溶解会使麦汁色泽加深，并使啤酒具有不愉快苦涩味，降低啤酒的非生物稳定性。,三、麦芽汁制备,（4）糖化方法煮出糖化法：传统下面发酵啤酒无论浅色还是深色啤酒，均采用煮出糖化法。将糖化醪液的一部分，分批地加热到沸点，然后与其余未煮沸的醪液混合，使全部醪液温度分阶段升高到不同酶分解底物所要求的温度，最后达到糖化终了温度。可分为一、二、三次煮出糖化法。,三、麦芽汁制备,糖化锅 糊化锅（+麦芽）50 （30120min） 4550 (20min) 10min 70 (20min) 15min6568 煮沸（40min）碘液检查 6568 7678 煮沸7678 糖化10min麦汁过滤 双醪一次煮出糖化法,三、麦芽汁制备,浸出糖化法：常用二段式糖化，第一段在6365左右糖化2040 min,升温7678 进行第二段糖化。升温浸出糖化法要求麦芽发芽率高，溶解充分降温浸出糖化法一般很少采用。,三、麦芽汁制备,糖化锅 糊化锅（-淀粉酶）3537 (1520min) 45 (10min) 15min 4050min5052 (3060min) 90 (1020min) 10min 10min 10min65 煮沸2030min）碘液检查 15min7678 麦汁过滤 双醪浸出糖化法,三、麦芽汁制备,双醪糖化法（复式糖化法）“复式”包含了辅料的糖化和煮沸处理1辅料的糊化，液化:在啤酒糖化时，可以和麦芽粉一起直接投入糖化锅中糖化，此法辅料中淀粉利用率高。2复式一次煮出糖化法：适合于各类原料酿造浅色麦汁3复式浸出糖化法：常用于酿制淡爽型啤酒4麦芽皮壳分离、分级糖化法：此法应采用回潮五辊、六辊并带有分级筛的特殊粉碎机。,三、麦芽汁制备,外加酶糖化法 -淀粉酶、蛋白分解酶、-葡聚糖酶，节省麦芽，降低成本。1外加酶制剂糖化的意义：为实现高比例辅料酿造啤酒开辟了途径2应用-淀粉酶促进辅料的糊化：国产耐高温-淀粉酶已有生产，一般用量为0.40.6L/t。,三、麦芽汁制备,（5）工艺技术条件料水比：淡色啤酒1：45，第一麦汁浓度140P160P；浓色啤酒1：34，第一麦汁浓度180P200P。谷物辅料分开糊化和液化时1：5（麦芽），1：4（-淀粉酶）,三、麦芽汁制备,糖化温度：浸渍阶段（3540）蛋白质分解阶段（4555）糖化阶段（6270）糊化阶段（7578）pH：5.6左右，可加石膏、加酸或1%5%乳酸麦芽。糖化时间：随不同的糖化方法而异。,（6）浸出物的组成,（7）糖化过程中的关键问题,1）从糖化投料至醪液打出过程的氧化问题；2）通过搅拌、泵和不良的管道输送造成的机械作用；3）糖化醪液较差的对流和混合（啤酒石会造成啤酒的不良口味）；4）过高的加热温度，加之不良的对流（加热界面的温度）；5）泵的空穴作用；,（7）糖化过程中的关键问题,6）管道中的死区，容易使麦汁酸化和形成丁酸；7）醪液煮沸时，蒸汽将不良物质去除； 8）优化糖化和过短的浸出糖化工艺形成的危害，将导致啤酒口味淡薄，失去啤酒的特点；9）从经济学观点可采用使用浑浊的洗糟残水，追加热水工艺或部分分醪法来提高投料温度并进行酸化处理。,三、麦芽汁制备,5、糖化醪过滤过滤目的糖化结束后，应立即过滤，把麦汁和麦糟分开以免影响半成品麦汁的色、香、味，另外，麦汁中微小的蛋白质颗粒，会破坏泡沫的持久性。 麦汁过滤方法过滤槽法压滤机法快速过滤槽法,三、麦芽汁制备,麦汁过滤准备工作：检查过滤槽的滤板是否铺好；向设备内通入7678的热水，使设备预热。 进醪和静置：将糖化醪充分搅拌，泵入过滤槽中，静置20min , 使麦糟自然沉降，形成过滤层。 过 滤：开始流出的麦汁浑浊不清，用泵打回槽中，至流出澄清麦汁为止。而后将澄清麦汁送入 煮沸锅中。洗 糟：当麦汁将要滤完、麦糟刚要漏出时， 加水洗糟。,三、麦芽汁制备,6、麦汁的煮沸和酒花添加（1）麦汁煮沸与添加酒花的目的 蒸发多余的水分，使麦汁浓缩到规定的浓度； 溶出酒花中的有效成分，增加麦汁的香气、苦味和防腐能力；促进蛋白质凝固析出，增加啤酒稳定性； 破坏全部酶，进行热杀菌，以保证最终产品的质量； 通过煮沸形成一些还原性物质，以保持啤酒的风味稳定性和非生物稳定性。,三、麦芽汁制备,（2）麦汁及酒花在煮沸过程中的变化蛋白质的凝固温度高于85时蛋白质热变性而凝固析出；酒花成分的溶出部分-酸转变成异-酸，异-酸比-酸溶解，且具有良好的苦味和防腐能力。-酸较-酸难溶解，其溶解产物能赋予麦汁可口的香气。麦汁颜色的变化在煮沸过程中，还原糖与氨基酸发生糖氨反应，生成类黑精，使麦汁颜色加深。 还原物质的形成麦汁经煮沸后，生成类黑精、还原酮等，还原能力有显著增加。,三、麦芽汁制备,（3）麦汁煮沸的技术条件和酒花的添加 1）煮沸技术条件 煮沸强度表示每小时内蒸发出水分的百分率。即： 混合麦汁量最终麦汁量 煮沸强度100% 混合麦汁量煮沸时间 煮沸强度一般为8%12%，煮沸时间一般为12h。,三、麦芽汁制备,2）酒花的添加添加方法：通常分3次添加，即 麦汁初沸时添加20%的酒花， 煮沸40min后添加40%， 煮沸终了前10min添加40%。添加量一般为0.15%0.2%。,三、麦芽汁制备,7、麦芽汁的冷却与澄清 （1）冷却目的与要求降低温度，适于酵母发酵；去除热、冷凝固物，保证发酵正常进行；增加麦汁的溶解氧，利于酵母的生长繁殖。,三、麦芽汁制备,（2）冷却方法和冷却设备 采用二段冷却，即先冷却到5560，再冷却到发酵温度。第一段冷却排除热凝固物（ 50%60%蛋白质、16 % 20%酒花树脂、2%3%灰分、 20%30%其他有机物）。第二段冷却排除冷凝固物（ 主要是蛋白质与单宁的络合物）冷却设备常用的有沉淀槽和薄板冷却器。,三、麦芽汁制备,（3）麦汁的澄清设备一般采用板框压滤机、回旋沉淀槽或离心分离机。冷麦汁通风方法：一般采用无油、无菌的压缩空气,四、啤酒发酵,1、啤酒酵母 （1）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,四、啤酒发酵,上面酵母的特点：1）发酵终了时，酵母飘浮在发酵液表面。2）酵母细胞呈圆形，多数酵母集结在一起，容易形成子囊孢子，分离培养时生出有规则的分枝。3）最适发酵温度2025，发酵时间57天。4）细胞内只有转化酶，而无密二糖酶，所以只能发酵1/3的棉子糖。5）实际发酵度可达60%65%。,四、啤酒发酵,下面酵母的特点：1）发酵终了时，酵母凝聚而沉淀在容器的底部。2）酵母细胞呈圆形或卵圆形，一般不形成子囊孢子，分枝不规则。3）最适发酵温度610，发酵时间814天。4）细胞内即有转化酶，也有密二糖酶，所以能全部发酵棉子糖。5）实际发酵度可达55%60%。,四、啤酒发酵,对棉子糖的发酵能力不同，是鉴别两种酵母的主要特征。 棉子糖的构成： -半乳糖-葡萄糖-果糖 -半乳糖与-葡萄糖是以-1.6糖苷键连接，-葡萄糖与-果糖是以1-2 糖苷键连接。要打开-1.6糖苷键，需要有密二糖酶；要打开1-2 糖苷键，需要有转化酶（蔗糖酶）。上面酵母细胞内因没有密二糖酶，所以只能发酵1/3棉子糖；下面酵母细胞内即有密二糖酶、也有转化酶，所以能全部发酵棉子糖。,四、啤酒发酵,（1）凝聚性酵母 容易发生凝聚的酵母叫凝聚酵母。特点是：发酵度比较低，发酵液澄清快。（2）粉末性酵母 不易凝聚，细胞之间比较分散的酵母叫粉末酵母。特点是：发酵度比较高，但发酵液不易澄清。,四、啤酒发酵,2、啤酒酵母的分离培养 这项工作可分为三个方面： 选种 选出符合生产要求的优良菌株。 育种利用各种手段来改善现有菌株的生产性能，使其更符合我们的要求。 保种 选出的优良菌株，要注意保藏，防止退化变异。,四、啤酒发酵,选种（1）选种的材料1）从保存的菌种中分离。2）从生产中的酵母泥或主发酵液中分离。（2）选种的方法1）平板分离培养法（稀释分离法）。2）划线分离培养法。3）汉生氏单细胞分离培养法（湿室培养法）。4）林德奈氏单细胞分离培养法（小滴培养法）。5）单孢子分离法 此法是把酵母培养在石膏块上，待生成孢子后，利用显微针切割酵母子囊壁，挑出孢子移植到麦汁培养基中进行培养。,四、啤酒发酵,选种的时间 在正常的情况下，分离选育工作每年应进行12次，特别是在停产大修开工前应进行一次。如果在生产中发生问题了。应及时做这项工作。,四、啤酒发酵,育种作为优良的啤酒酵母应具备以下特点：（1）能有效地从麦汁中摄取所需要的营养物质。（2）其代谢产物能赋予啤酒良好的风味。（3）发酵结束后，要能顺利地从发酵液中分离出来。育种的方法：（1）诱变（物理诱变、化学诱变）（2）基因重组（杂交、转导、转化）,四、啤酒发酵,保种 酵母保藏的基本条件是：低温、缺氧和缺水，以降低其新陈代谢作用，防止不必要的生长和变异的危险。（1）原菌种的保存方法1）固体斜面保存2）液体试管保存3）液体石蜡斜面保存4）真空冷冻干燥保存,四、啤酒发酵,（2）生产现场种酵母的保存 1）汉生罐保存法 汉生罐是酵母扩大培养中的一个培养罐。当纯种酵母扩大培养至汉生罐后，在此保温1415培养48h，然后压出80%入下一个酵母培养罐。汉生罐剩余的20%再加入灭菌麦汁至满罐，保温12培养，每12h通一次风，每次20min，培养72h后，通冰水降温至02，保压0.010.04MPa进行保种。 2）泥状酵母保存 将回收的酵母泥过筛、洗涤，然后浸在02的无菌水中，室温保持01，每天换水开始23次，以后每天换水1次，无菌水温0.52。此法只可保存57天。,四、啤酒发酵,3）发酵液保存 发酵罐的酵母达最高峰时，取出10%，急速冷却到24进行保存。此法可保存2周以上。 4）啤酒保存 将酵母泥保存在0的啤酒中，可达10天以上。 生产用种酵母的保存一定要注意是同代数的酵母，否则不利于以后使用时发酵温度的控制。降温早，老酵母易沉降；降温晚，又可能造成降糖速度过快。 酵母的代数 以第一次扩培出来的酵母为零代，以后每使用一次增加一代。,四、啤酒发酵,3、啤酒酵母的扩大培养斜面试管富氏瓶培养 巴氏瓶培养汉森罐培养 酵母繁殖槽 主发酵池,四、啤酒发酵,4、酵母性能的鉴别（1）外观检查1）看在固体培养基上形成菌落的情况，应呈乳白色、形体规则、菌落大而饱满。2）在液体培养基中，观察发酵液混浊的快慢、酵母沉淀的时间、振动后CO2气产生的多少等。应在发酵10h后开始混浊，在30h后开始沉淀，产生的CO2气也多。3）进行镜检，酵母的大小、形状应整齐一致、饱满，内部的细胞核显著，多有芽族，两个或三个互相连接。,四、啤酒发酵,（2）发酵力的测定 1）CO2失重法 12BX麦汁100mL失重约在3.6g以上。 2）内格利改良法 采用10g压榨酵母，在30对400mL10.5%麦汁发酵。测定第一小时和第二小时之间排出的CO2体积。1000mL以上为发酵力强的酵母；8001000mL为中等强度；800mL以下为弱发酵力酵母。3）发酵度的测定啤酒酵母分类 外观发酵度（% ）真正发酵度（%）低发酵度酵母 6070 4856中等发酵度酵母 7378 5963高发酵度酵母 80以上 65以上,四、啤酒发酵,（3）酵母凝聚性的测定1）分光光度计法 以0.5g压榨酵母，加100mL蒸馏水，在带塞量筒中充分摇匀后，在0和静止0.5h，测定50mL，80mL处的OD值（420m）之差表示。2）伯恩斯试验法 称取1g湿酵母，放在带有刻度的15mL离心管里，加10mLpH4.5的缓冲液（0.51g硫酸钙+6.8g醋酸稀释至1L），然后放在20水浴中保持20min，连续摇动5min，再静止10min，看离心管底部沉积酵母的毫升数。 2.0mL以上为强凝集性，1mL以下为弱凝集性。,四、啤酒发酵,（4）死亡温度的测定 一般在48 54之间。是将培养酵母移植到液体培养基中，经过不同温度杀菌10min，然后在2527的保温箱中繁殖，不能繁殖的温度即为死亡温度。,四、啤酒发酵,（5）孢子形成试验（检查有无野生酵母） 是将培养酵母移植到酒石酸蔗糖溶液中，放在25的保温箱中繁殖48h，然后放在麦汁液体培养基中繁殖24h，然后移植到石膏块上，在25的保温箱中放置72h。如果是纯酵母，则细胞内无子囊孢子；如有野生酵母，则细胞内有可能产生子囊孢子。,四、啤酒发酵,（6）保存试验 是检查所培养的酵母中有无细菌存在。把发酵液或沉淀酵母移植到液体培养基中，放在2527保温箱中培养，应在10天或更长的时间里不发生混浊和产膜现象。,四、啤酒发酵,（7）死细胞数的检查 死细胞数不应超过5%，现场使用的新培养酵母死亡数不超过1%。（8）野生酵母的鉴别 1）镜检，从大小、形态上区别。 2）抗热性能的测定，即死亡温度的测定。 3）孢子形成试验 4）特异性糖类发酵 有的野生酵母可以利用麦芽三糖、短链糊精；有的野生酵母只能发酵葡萄糖；可以通过选择性培养基来分离野生酵母。,四、啤酒发酵,5、啤酒活性干酵母的应用方法（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、啤酒发酵,5、啤酒活性干酵母的应用方法复水活化步骤（以 “安琪”牌活性干酵母为例）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、啤酒发酵,（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、啤酒发酵,（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。,四、啤酒发酵,6、啤酒发酵机理（1）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。,四、啤酒发酵,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。,四、啤酒发酵,3）其他发酵产物高级醇类 酯类 硫化物 乙醛 成熟啤酒的乙醛含量一般10mg/L连二酮 双乙酰的味阈值为0.10.15 mg/L；馊饭味,四、啤酒发酵,双乙酰的形成与消除机制 E4 E3 缬氨酸 -酮基异戊酸 , -二羟基异戊酸 TPP CO2 丙酮酸 E2（丙酮酸活性丙酮酸活性乙醛 -乙酰乳酸） E1 -乙酰乳酸 E5 E5 -CO2-2H （2,3 -丁二醇 乙偶姻 双乙酰）双乙酰 E1 -乙酰羟基酸合成酶 E2 还原异构酶 E3 二羟基酸脱水酶 E4 氨基酸转氨酶 E5 双乙酰还原酶（类似醇脱氢酶）,四、啤酒发酵,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；,四、啤酒发酵,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,四、啤酒发酵,7、影响啤酒质量的主要因素：（1）麦汁组成分（2）啤酒酵母的品种和菌株特性（3）投入发酵的酵母数量和质量状态，以及在整个发酵中酵母细胞的生活状况（4）发酵容器的几何形状、尺寸和材料，它会影响到发酵流态和酵母的分布、CO2的排出（5）发酵工艺条件：pH、温度、溶氧水平、发酵时间等,四、啤酒发酵,8、发酵工艺（1）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,四、啤酒发酵,主发酵工艺过程（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。,四、啤酒发酵,主发酵过程的现象和要求,四、啤酒发酵,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。,四、啤酒发酵,1）下酒下酒方法-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,四、啤酒发酵,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。,四、啤酒发酵,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。,四、啤酒发酵,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；,四、啤酒发酵,（2）啤酒大型发酵罐发酵圆柱锥底发酵罐A、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。,四、啤酒发酵,B、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,四、啤酒发酵,罐压：最高0.070.08Mpa。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%。,四、啤酒发酵,C、工艺要求注意原料质量和糖化效果：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。,五、成品啤酒,1、过滤与分离1）过滤的目的与要求 目的 去除悬浮物，改善啤