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传统啤酒发酵工艺学习资料 传统的啤酒发酵工艺分下面发酵和上面发酵两大类型。由于两种类型的发酵所采用的酵母菌种、发酵工艺和生产设备不同，其啤酒风味也迥然有异。一般说来，下面发酵啤酒的发酵过程分为主发酵和后发酵（包括贮酒和成熟）两个阶段，生产时间比较长；而上面发酵一般采用较高的温度，发酵速度较快。其发酵过程，大都只有主发酵，不采用后发酵，只是进行一些后处理，便于过滤和包装，生产时间较短。近年来，由于啤酒理论和发酵技术不断发展，传统的上面发酵和下面发酵工艺已经有了很大的改进，生产方式也有了很大的变化。例如：现在人们已经采用立式发酵罐生产上面发酵啤酒如小麦啤酒，并从罐的底部回收酵母，当然也可以用离心机回收酵母；为了缩短生产周期，生产下面发酵啤酒时，也采用高了较高的主发酵温度，这样，大大缩短了后发酵即后熟的时间。这些新技术的出现，不仅保证了啤酒的质量，也显著地提高了啤酒的生产效率。 第一节 下面发酵主发酵传统的下面发酵法，主发酵容器安置在空气洁净、隔热良好和卫生清洁的前发酵间内。发酵间内墙和天花板均贴有磁砖或涂有防霉涂料；车间内有通风设施，以排除发酵产生的CO2；室温保持56；前发酵采用开放式或密闭式的发酵容器，发酵容器有圆形或方形两种，多由金属、木质（见图3.1）或混凝土（见图3.2）材料制成。后发酵罐则设置在后酵间内，啤酒在后发酵罐内进行后发酵或贮酒，贮酒间温度一般保持在l0之间。 前发酵间和后发酵间内均设有良好的降温设施。降温方式多种多样，有氨直接蒸发的冷排方式；也有集中空调和冷风道的冷风方式；还有吊顶式冷风机冷却方式。 下面发酵的工艺特点是： （1）采用下面酵母，主发酵温度比较低，发酵进程比较缓慢，发酵的代谢副产物相对较少。主发酵完毕后，大部分酵母沉降于发酵容器底部。 （2）下面发酵啤酒的后发酵和贮酒期比较长，酒液澄清良好，CO2饱和稳定，酒的泡沫细腻，口味柔和，保质期较长。 一、主发酵的特点主发酵又称前发酵，简称前酵。前酵期为酵母繁殖阶段。酵母利用麦汁中的糖类、氨基氮以及麦汁中的溶解氧，通过呼吸作用获得生物能量，酵母细胞大量繁殖。在此阶段发酵液降糖速度较慢，氨基氮迅速被同化，酵母细胞密度逐步上升。随着酵母细胞呼吸作用的进行，麦汁中的溶解氧很快被消耗殆尽，发酵液进入发酵阶段。这时发酵液降糖速度加快，释放的热量使酒温上升，需进行冷却。待达到一定的发酵度后，酵母开始凝聚沉淀，酒液中悬浮的酵母密度逐步下降，降糖速度减速缓，液面形成泡盖。撇去泡盖后，即可下酒至后酵贮酒罐，开始进行后发酵。下酒前，要回收酵母，对酵母进行处理后可再用于生产。酵母的代谢副产物主要在主发酵期内形成。图3.1 古老酿造车间的木酒桶图3.2 混凝土结构的敞口发酵和密闭发酵传统的下面发酵方法有敞口发酵和密闭发酵两种方式，以敞口发酵更为普遍。两者的发酵工艺技术条件相差不大。与敞口发酵相比，密闭发酵的发酵液与空气接触较少，杂菌污染的机率相对较低；形成的泡盖少，酒花树脂损失率小，酒花利用率相对较高；双乙酰前体物质乙酰乳酸的峰值也较敞口发酵者低，形成双乙酰的量较少。 以下介绍的主发酵工艺，均以传统的敞口发酵为例。二、传统的主发酵工艺过程 啤酒发酵的工艺控制不是一成不变的，每个国家，每个地区，甚至每个厂都有自己的具体情况，很难作统一的规定。现将传统的12麦汁低温下面发酵过程简述如下：（1）将麦汁冷却至接种温度6左右，待部分麦汁流入酵母繁殖池后，加入所需酵母，其量为麦汁体积量的0.5左右。也可用定量泵将酵母添加到管道里的冷麦汁中。采用这种酵母添加方式，酵母与麦汁充分混合，麦汁起发较快。（2）无菌空气通过特制的充氧设备，使氧气分散细密，在管道中与麦汁充分混合，使氧气在麦汁中分散均匀。麦汁通风与麦汁冷却同时进行。接种后的麦汁，溶解氧含量应控制在8mgL左右。 （3）添加酵母后，繁殖池内加入麦汁至满池。麦汁液面应距繁殖池上口30cm处，以防溢出。 （4）酵母繁殖20h左右，麦汁表面会形成一层白色泡沫。这时要进行倒池操作，将发酵液从繁殖池泵入发酵池中。通过倒池，可分离出沉淀在繁殖池底部的死亡酵母细胞、蛋白质凝固物和酒花树脂等杂质。 （5）倒池后，麦汁中的溶解氧已全部被酵母消耗尽。酵母开始进行厌氧发酵。此后应定时检查发酵液温度和降糖情况。 （6）发酵23天左右，发酵液温度升至规定的最高发酵温度，发酵进入旺盛期。这期间降糖速度快，外观糖度每天下降约1.52.0，温度逐渐上升，要适时开启冰水（2左右），按工艺要求控制温度23天。 （7）此后，冷却量逐步加大，发酵温度逐步回降。随着发酵的进行，降糖速度逐渐缓慢。一般12啤酒的下酒糖度控制在4.04.2，下酒温度控制在4.04.5。 （8）主发酵最后一天应急剧降温，使大部分酵母沉降池底，而后送入后酵罐，进行后发酵。发酵液中仅保留34×106个/ml酵母细胞，以进行后发酵和还原双乙酰。 （9）回收沉淀的中层酵母，进行过筛洗涤，于低温（2左右）下保存，留作下批接种用。保存时间不宜超过2天，以防酵母细胞内肝糖逐渐消耗，导致酵母繁殖力下降，死细胞数增加。 三、主发酵过程的现象和要求根据主发酵的外观现象，可将主发酵分为5个阶段，具体情况描述如下：1酵母繁殖期 添加酵母816h后，液面上出现二氧化碳小气泡，逐渐形成白色、乳状泡沫。酵母繁殖20h左右，即倒入主发酵池，分离沉淀于繁殖池底部的各种杂质。2起泡期 倒池45h后，在麦汁表面出现更多的泡沫，由四周渐渐拥向中间，洁白细腻，厚而紧密，如菜花状。此阶段发酵液的温度每天上升0.50.8，降糖0.30.5°P，维持时间12天，不需人工降温。3高泡期 发酵23天后，泡沫增高，形成卷曲状隆起，高达2530cm，并因酒中酒花树脂和蛋白质-单宁复合物析出而逐渐变为棕黄色。高泡期一般维持23天，每日降糖1.5°P左右。4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，酒中析出物增多，泡沫由棕黄色变为棕褐色。此时应控制酒温每日下降0.5左右，每日消糖0.50.8°P，落泡期一般维持2天左右。5泡盖形成期 发酵78天后，泡沫回缩，形成一层褐色苦味的泡盖，覆于液面，厚度为24cm。泡盖系由泡沫、蛋白质-多酚物质复合物、酒花树脂、酵母细胞和其他杂质组成，应及时撇去，以防沉入酒内。此时，发酵已进入末期，每日降糖0.20.4°P。急剧降温后，酵母大量凝集沉淀。此时，液面呈静止的暗褐色状。四、主发酵的技术数据主发酵的主要技术数据见表3.1。表3.1 下面发酵主发酵的技术条件 技 术 项 目技 术 数 据发酵室温/冷麦汁温度/冷麦汁pH值酵母泥添加量/%酵母浓度/（细胞数m1）酵母使用代数酵母增殖时间h发酵过程中酵母最高浓度/（细胞数m1）主发酵最高温度主发酵时间/d冷却水温发酵终了温度下酒酵母浓度/（细胞数m1）主发酵终了时的pH值56675.25.60.40.6(1.01.5)×107不超过7代2057×1077.59.07120.51.5451015×1064.24.4 五、发酵过程中的主要物质变化 1糖类的变化麦汁中所含糖类，随使用的原料和糖化方法不同而异。一般来说，麦汁中的总糖约占浸出物的90，而可发酵糖占总糖的80左右，其中葡萄糖和果糖约占总糖的10，蔗糖约占5，麦芽糖占4550，麦芽三糖占1015。80%以上的可发酵糖在主发酵过程中为酵母所同化，或发酵为酒精和CO2及其他代谢产物，只残留少量麦芽糖和麦芽三糖留待后发酵中分解。至于麦汁中含4个葡萄糖基以上的寡糖，除去个别酵母菌，如糖化酵母（S.diastaticus）具有胞外淀粉葡萄糖苷酶，能分解四糖以上的寡糖外，对啤酒酵母来说，其寡糖含量基本不变。麦汁发酵过程中糖类的变化如表3.2所示。表3.2 麦汁发酵过程中糖类的变化 g/100ml糖 类麦汁 啤酒糖类麦汁 啤酒果 糖痕迹 07个葡萄糖基0.27 0.27葡 萄 糖0.48 痕迹8个葡萄糖基0.23 0.24蔗 糖0.44 09个葡萄糖基0.40 0.36麦 芽 糖3.55 0.2610个葡萄糖基0.23 0.23麦 芽 三 糖1.42 0.1211个葡萄糖基0.24 0.20麦 芽 四 糖0.55 0.5312个葡萄糖基0.09 0.105个葡萄糖基0.27 0.2513个葡萄糖基0.14 0.146个葡萄糖基0.23 0.2714个葡萄糖基 图3.3 主酵、后酵过程中浸出物浓度变化发酵过程中，在相同发酵条件下，发酵度随糖比非糖的数值而变化。即可发酵性糖含量愈高，发酵度也愈高。发酵速度则随发酵温度、发酵压力和酵母接种量而变化，发酵温度愈高，压力愈低，酵母接种量愈大，则发酵愈旺盛，发酵速度愈快。 主发酵结束时，嫩啤酒中还应存有1/61/8的可发酵浸出物，相当于嫩啤酒的外观发酵度低于最终外观发酵度1012，如表3.3及图3.3所示。表3.3 不同发酵阶段的外观糖度和外观发酵度不同发酵阶段外观糖度外观发酵度原麦汁浓度主发酵完毕最终发酵度12.03.82.4068802含氮物质的变化 麦汁中含可同化氮和不可同化氮，两者的比例与啤酒质量有关。前者影响发酵进程和酵母代谢产物，从而影响啤酒的风味；后者则关系到啤酒的理化性能如啤酒的澄清、非生物稳定性和泡沫性能等等。在发酵过程中，麦汁中的部分氨基酸和低分子肽易被酵母同化，同时由酵母合成新的肽类和蛋白质。这些生物合成产物，其成分与原麦汁中所含的不同，对啤酒的风味和各项理化性能均产生影响。酵母通常消耗100140mg/L氨基酸和低分子肽。在主酵或后酵期间，啤酒酵母除同化氨基酸外，也会分离出一部分含氮物质，如氨基酸和低分子肽，如其量约为其同化化氮的1/3，衰老的酵母更有此倾向。啤酒中含氮物质的75%来自麦汁，25%来自酵母分泌物。酵母分泌含氮物质有两种情况，其原因及作用如下：（1）主酵结束后营养物质此时大部分被耗尽，酵母仍是活体细胞，但生命过程减弱。此时酵母分离出一定范围内有利于口味圆润和醇厚的物质。属于这类物质的有：氨基酸、肽、维生素、磷酸盐、糖蛋白和酶。有酵母存在时啤酒口味会发生变化，有利于啤酒成熟。因此过早分离酵母会导致口味淡薄、干爽，即使后期还贮存很长时间，结果也一样。（2）贮酒期，酵母自溶酵母细胞借助自身的酶对自身物质进行不可逆的分解，会使啤酒口味明显变差，有酵母、杂醇油的异味，导致pH值上升，生物稳定性和胶体稳定性变差。酵母发生自溶，蛋白质分解物的70%，以氨基酸形式进入啤酒，因此，可通过氨基酸含量的异常升高确定酵母是否已经发生自溶。 从麦汁含氮总量看，发酵后约减少1/3。其中，分子量愈高的含氮物质，其减少的比例愈小，见表3.4。 表3.4 麦汁与啤酒含氮物质的对比 单位：mg/L项目麦 汁啤 酒总 氮氨 基 酸总 氮氨 基 酸1276082018823045050023483苦味物质的变化 发酵中，苦味物质的损失约为1/3，影响因素有： a麦汁通风量 溶解氧愈高，酵母繁殖愈旺盛，则酵母细胞表面吸附的苦味物质愈多，即苦味物质损失愈大。适当降低含氧量，可以减少苦味物质的损失。 bpH值 酒液pH值和发酵温度愈低，则未异构化的酸析出愈多。pH值对异酸的影响相对较小。 c发酵时间 与低温缓慢发酵相比，高温快速发酵的苦味物质损失相对较大。 d酵母品种 粉状酵母在酒液中分散比较均匀，有较大的接触面，因此比高凝集性酵母吸附的苦味物质多。 e酵母接种量 苦味物质的损失与酵母接种量无关，而与酵母增殖量有关。增殖量愈大，损失率愈高。 f发酵泡盖 在正常情况下，麦汁中1011的苦味物质随泡盖而析出。泡盖中苦味物质的含量与酸的有关，而异构化程度又与麦汁的pH值相关。g发酵温度和压力 敞口高温发酵导致酵母强烈繁殖，因此，会形成较多的泡盖，析出较多的苦味物质；在密闭（0.040.2MPa压力）低温发酵罐中发酵，苦味物质的损失量减少。 h发酵容器 如采用锥形发酵罐生产啤酒，下面发酵的苦味物质损失可以降低10；而上面发酵则可以降低20%。4二氧化碳的产生发酵中产生大量的二氧化碳，一部分溶解于酒内，一部分逸散于空气中。二氧化碳在酒液中的溶解度与温度和罐压有关。低温、密闭、加压发酵的啤酒，其二氧化碳含量较高；而高温、敞口发酵的啤酒，其二氧化碳含量则较低。在传统的敞口低温发酵结束的酒液中，二氧化碳含量一般为0.250.30%。5色度的形成发酵过程中，麦汁的色度有所降低。降低的原因，一是由于pH值的变化，原溶解于麦汁中的色素物质又被凝析出来，与蛋白质、酒花树脂等物质存在于泡盖中；二是由于酵母对单宁物质的还原作用。麦汁色度降低的幅度与麦汁色度有关。色度高者，降低幅度大；色度低者，降低幅度小。6pH值下降主酵期间，pH值大幅度下降。由接种麦汁中的5.25.5降至啤酒中的4.24.3。pH值下降主要发生在起发阶段和对数生长阶段。下降的原因有：a通过脱氨形成有机酸；b一级磷酸盐被酵母消耗；cNH2离子被酵母吸收；d钾离子被酵母吸收，并将氢离子释放到啤酒中。在后酵阶段，pH值下降很慢，几乎保持恒定。若pH值上升，则表明酵母开始自溶。pH值对啤酒质量影响很大。啤酒的pH值应尽量保持在4.24.4之间。pH值降到4.4以下会有以下好处：a使胶体不稳定的蛋白质-多酚复合物分离析出；b使后熟速度加快；c使啤酒口味更细腻；d改善啤酒的生物稳定性。7rH值（氧化还原势）的变化在冷却过程中，要对麦汁进行通风，目的是为酵母的繁殖提供氧气。对溶解氧含量的要求随酵母菌种的不同而异。含氧量4mg/L时，称为半饱和状态；40mg/L时为氧饱和状态。酵母需氧量恰好因酵母种属不同而变化于440mg/L之间。经莫尔实验证明，麦汁中溶解氧在发酵5min后迅速下降，35min后呈直线下降，60min后几乎完全消失。莫尔认为，发酵前期氧被吸收是用于磷酸化作用产生ATP，以提供酵母细胞繁殖所需之能量。啤酒中众多的氧化性和还原性物质互相作用达到平衡时，反应在电极电位上则有一定的rH值。rH值的大小，影响微生物的生理活动，能改变微生物的代谢产物。例如酵母菌发酵糖，其中间产物乙醛，经乙醇脱氢酶作用将乙醛还原生成乙醇。脱氢酶要求rH值低时才能催化此反应进行，也即要求溶液氧化性小。所以酒精发酵是在厌氧条件下进行的。发酵刚开始时，由于麦汁中有足够的氧存在，rH值较高。随着酵母菌的繁殖和发酵作用的进行，由于酵母菌的吸收和其他物质被氧化，发酵液中的氧迅速减少；同时，由于还原物质的产生，而使rH值逐渐下降。通常初期的rH值在20以上，很快下降至1011。这不但对酵母菌的发酵有利，而且减少了成品啤酒发生氧化混浊的可能性。8草酸钙的形成草酸是糖代谢的中间产物。在发酵过程中，草酸与酒液中的钙离子结合，生成草酸钙而析出，以晶体状附着于酵母表面和发酵容器上，形成了所谓的“啤酒石”。草酸钙是构成“啤酒石”的主要成分。二、发酵过程的控制主发酵期间，技术控制的要素是温度、糖度和时间，三者互相制约，又相辅相成。发酵温度低，糖度下降就慢，发酵需要的时间就长；反之，发酵温度高，糖度下降快，发酵时间就短。控制三要素，还要兼顾啤酒品种、酵母菌种和麦汁成分诸因素。其目的是要在最短的时间内达到要求的发酵度，并获得理想的代谢产物。发酵过程中温度、浸出物含量及pH值变化见图3.4。1温度的控制下面发酵的接种温度一般控制在58。低温发酵的最高温度控制在7.59.0；高温发酵的最高温度控制在1013。发酵终了温度一般控制在45，要求降低温度，使酵母凝集沉淀，酒液中只保留一定浓度的酵母量（510×106个细胞/ml），便于后发酵和双乙酰还原。所谓高低温是相对而言的，没有明确的界限，实际上均较上面发酵的温度为低。对啤酒发酵来说，低于13温度，酵母的代谢过程并没有显著差异，都可酿制出优质啤酒。温度偏低，有利于降低酯类、高级醇、硫化氢和二甲基硫等物质的形成，乙酰羟基丁酸的形成量也降低，从而减少了双乙酰的含量，使啤酒口味更好一些，另外泡沫也更好一些，更适于淡色啤酒的发酵；而温度偏高，发酵时间短，设备利用率就高，在经济上是比较合理，但过高的发酵温度对啤酒的口味质量往往有一定的影响。图 3.4 发酵过程中的温度、浸出物含量及pH值变化继续降低温度至01，便于低温贮藏，以利酒的澄清和二氧化碳饱和，否则将延长贮酒期。2浓度的控制在一定的酵母菌种和麦汁成分条件下，浓度的控制是由调节发酵温度和发酵时间控制的。如果发酵旺盛，降糖快，则需适当降低发酵最高温度和缩短最高温的保持时间；反之，则需延长最高温保持时间或采取缓慢降温的办法，以促进降糖。3时间的控制 在麦汁组成、酵母活性和发酵度要求确定的情况下，发酵时间则主要取决于温度。发酵温度愈高，则发酵时间愈短；反之亦然。下面发酵的主发酵时间一般为710天。低温缓慢发酵的酒，风味柔和醇厚，泡沫细腻持久，质量比较好，但设备利用率低。第二节 下面发酵后发酵经主发酵后的麦汁发酵液叫嫩啤酒（green beer）。此时，啤酒中的二氧化碳含量尚不足，由于双乙酰、乙醛和硫化氢等挥发性风味物质的存在，酒的口感不成熟，远达不到不饮用的要求。大量的悬浮酵母和凝结析出的物质尚未完全沉淀下来，酒液不够澄清。一般还需要数周或数月的后发酵和贮酒期。啤酒的成熟和澄清均在后发酵和贮酒期内完成。一、后发酵和贮酒期的作用 1 后发酵过程中所发生的变化后发酵过程中，一些生物和理、化的变化仍在缓慢进行，其主要作用如下：（1）嫩啤酒下酒后，后发酵温度仍维持在35，使残留的可发酵糖（主要是麦芽糖和麦芽三糖）继续发酵，产生的CO2在密闭的贮酒容器中，不断溶解于酒内，使CO2达到饱和状态。同时，在比较高的后发酵温度下，双乙酰仍可较快地还原。（2）后发酵初期产生的CO2，在排至贮酒罐外的同时，还将酒中的生青味和挥发性物质如双乙酰、硫化氢和乙醛等大量排出，减少了啤酒的不成熟口味，促使啤酒成熟。（3）后发酵维持710天后，逐步降低酒温至01，进入贮酒成熟期。在贮酒期较低的温度和pH值环境下，酒中悬浮的酵母、冷凝固物和酒花树脂等物质缓慢沉淀下来，使酒液逐渐澄清，酒的口感愈趋成熟。（4）在较低的贮酒温度下，一些易形成混浊的蛋白质-多酚复合物逐渐析出，并沉淀于罐底，过滤时被除去。由此，大大改善了啤酒的非生物稳定性，延长了成品啤酒的保质期。在后发酵期内，啤酒应绝对防止接触空气。否则，不但啤酒的风味、泡沫、色泽和非生物稳定性会因氧化而受到影响，并且易感染杂菌，影响啤酒的生物稳定性。2二氧化碳饱和传统的啤酒生产方法，通常都靠发酵自身产生的二氧化碳，使啤酒的二氧化碳达到达饱和；现在，有了为弥补发酵自身二氧化碳不足而添充二氧化碳的技术和设备（见图3.5）。采用此技术，可使啤酒的二氧化碳含量达到较高的水平。最近，还出现了一项新技术，即在主发酵期将可发酵性糖完全耗尽，没有后发酵期。在酒液中充入二氧化碳，使之饱和。这样当然可以大大缩短生产时间。 二氧化碳饱和以后，贮酒时间愈长，酒对二氧化碳的吸附愈稳定，对啤酒质量愈有利。根据亨利定律，饱和啤酒中的二氧化碳一般呈三种状态，即在不同酒温和压力下溶解于酒中的气态二氧化碳；被啤酒中胶体物质吸附的二氧化碳；与啤酒成分化合的二氧化碳。（1）残糖和二氧化碳 每公斤葡萄糖分解所产生的二氧化碳的理论数值为0.514kg。敞口发酵嫩啤酒的二氧化碳含量为0.25左右，而成品啤酒的二氧化碳含量一般要求在0.50左右。这就是说，约有一半的二氧化碳需要在后发酵产生并溶解于酒中，而产生这些二氧化碳约需0.5的可发酵性糖。如果将后发酵初期及后发酵过程中排放的二氧化碳考虑在内的话，后发酵中，酒内至少还应有大约1.2的可发酵糖存在，方能满足二氧化碳含量达到0.5的要求。图3.5 啤酒二氧化碳饱和器（2）影响二氧化碳含量的主要参数 二氧化碳溶解于酒中的量与罐压和贮酒温度有关。罐压愈高，温度愈低，则二氧化碳溶解于酒中的量愈多。反之则少。 二氧化碳含量是温度和压力的函数，在等压条件下，温度每升高1，啤酒中二氧化碳含量减少0.01；在等温条件下，压力每增加0.0lMPa，二氧化碳含量增加0.030.04。 二氧化碳含量可按下式计算 CO2（）= 0.298 + 4p0.008 tP 罐压（MPa）t 酒温（）在不同罐压和贮酒温度下，二氧化碳含量见表图3.6所示。 正常后发酵情况下，一般罐压维持在0.050.08MPa，贮酒温度维持在11。（3）二氧化碳与贮酒容器 二氧化碳含量与贮酒容器的高度有关。贮酒罐底部啤酒的二氧化碳高于表面啤酒的二氧化碳，每l m的酒液高度会产生大约0.01MPa的压力，而二氧化碳含量则提高0.030.04。因高度的不同，酒液中的二氧化碳自然会形成一个浓度梯度，贮酒罐愈高，浓度梯度愈大。（4）二氧化碳与啤酒质量 a低温长时间缓慢溶解于酒内的二氧化碳，有利于被胶体物质吸附和与酒内某些成分结合，在酒中更趋稳定，有利于泡沫的形成和泡沫的持久性及稳定性； b二氧化碳赋予啤酒以杀口的刺激感，可防止酒的氧化； c二氧化碳有助于降低啤酒pH值，使啤酒更显淡爽；析出部分酒花树脂，使啤酒苦味更加柔和； d溶解于酒内的二氧化碳有利于防止杂菌污染。3啤酒的成熟在后发酵期中，促进啤酒成熟的作用，主要是利用二氧化碳排放，排除嫩啤酒中所含的生青味物质双乙酰、乙醛、硫化氢，这几种物质的生成机理及降低措施前面已讲过，不再一一重复。4 啤酒的澄清（1）啤酒澄清的作用 啤酒澄清是在贮酒期间，将酒中的悬浮物沉淀下来。澄清的目的是使滤酒顺利，过滤损失低；过滤后的酒浊度低（浊度<0.3EBC单位），酒的稳定性好，保质期长。（2）啤酒中的主要悬浮物质a酵母细胞：啤酒澄清与酵母菌种有关。凝聚性酵母易沉淀，有利于酒的澄清；粉状酵母则沉淀很慢或根本不沉淀，需要采取其它措施如加胶吸附，使其沉淀，或经离心机离心分离。b冷凝固性蛋白质：随着贮酒温度和pH的降低，一些冷凝固性蛋白质逐渐析出而沉淀。c酒花树脂：已溶解的酒花树脂，在温度和pH不断降低情况下，部分复又析出而沉淀下来。d蛋白质多酚复合物：此物质是形成成品啤酒混浊沉淀的前体物质。其多酚部分因不断氧化聚合，相对分子质量增大，遇冷则析出，成雾状混浊（又名冷混浊），加热至20复溶。再进一步氧化聚合，相对分子质量大到一定程度，便成永久性混浊，加热不能复溶，长时间放置后，即沉淀下来。上述悬浮物质均随贮藏温度降低和贮藏时间延长而逐渐沉降下来，使酒变得比较澄清。但是，单纯依靠贮酒期间的自然沉降，只能使酒达到一定程度的澄清。要使啤酒达到清澈透明，有光泽，最后需经过机械处理（离心分离和过滤等方法），除去最小的微细粒子。（3）影响啤酒澄清的因素 啤酒的澄清度，取决于下列因素：a悬浮物的性质：蛋白质和酒花树脂的析出物，开始都很微小，这些微粒互相接触、吸附和凝聚，形成较大的颗粒，最后沉淀下来。其沉降速度除与本身所形成的颗粒大小有关外，还受酒液的pH值、温度、粘度和对流状态等条件的影响。冷混浊物和永久性混浊物不容易在温度() 压力(kg/cm2) 二氧化碳含量(g/L) 图3.6 啤酒二氧化碳饱和曲线图短时间内析出，但这些物质早期析出，并在滤酒时除去，对成品啤酒的保存期非常有利。b贮酒温度：高温（3以上）贮藏的酒，比低温（0以下）贮藏的酒澄清得快。因为在较高温度下，冷混浊物析出较少。但这样的酒装出后，保存期短。贮酒温度愈低，遇冷析出的物质愈多，澄清度虽不及高温者好，但在滤酒时可将悬浮混浊物除去，对成品啤酒的保存期是极为有利的。因此，滤酒前利用过冷却器将酒温降至1.5（接近啤酒的冰点），尽量使冷混浊物较多地析出再过滤，这对啤酒的非生物稳定性来说比较有利。cpH值：酒液的pH值在4.24.4时，有利于酒的沉淀和澄清。下面发酵啤酒的pH值一般在4.04.5，澄清较快；上面发酵啤酒的pH值低一些，可达4.0以下，澄清较慢。d容器大小：贮酒罐直径过大者，内部酒温不易很快下降，影响悬浮物质的析出、凝聚和沉淀；液柱高的贮酒罐，沉淀物不易很快沉降罐底，较液柱低者澄清慢。因此，小贮酒罐有利于酒的澄清。对于容量过大的贮酒罐，采用室冷法降低酒温是不合理的，应采用带降温或利用热交换器进行体外循环冷却，或冷却后进入另一贮酒罐中进行贮酒。e酒液粘度：粘度高的啤酒澄清较慢。粘度过高时还会影响啤酒的过滤。造成粘度高的原因主要是酒内含-葡聚糖过多，这与原料和糖化方法直接有关。采用溶解不良的麦芽和-葡聚糖分解不足的糖化方法，往往会产生这种情况。（4）加速啤酒澄清的措施 除去对酵母菌种、大麦品种、制麦和酿造加工工艺进行研究和选择外，行之有效的措施是添加吸附剂和胶体物质。二、后发酵的工艺要求和操作方法1下酒定义：下酒是指将嫩啤酒从主酵间导入后酵间。后酵罐分为立式罐和卧式罐，立式罐一般与锥形罐相差不多，只不过锥角大了许多，而实际上卧式罐有操作便利的优势，应用较多，为降温方便和节省空间，它有很多种排列方式（见图3.7）。图3.7 传统后发酵罐的排列方式 （1）下酒工艺要求：发酵完毕的发酵液，经输酒导管，送入事先已灭菌的贮酒罐内。下酒时将不同糖化锅次的嫩啤酒相互混合，目的是为了得到质量均一的啤酒，同时酵母分布较好，加速后发酵作用。下酒时间不能太长，应在13天内完成。理想的下酒方法是，先用水排出贮酒罐内的空气，再用CO2将水压出。使下酒的嫩啤酒尽量不与氧接触，防止酒的氧化。嫩啤酒下酒入罐后，液面上要留出1015cm空间，它有利于排除液面上的空气。如果嫩啤酒中残糖过低，不足以进行后发酵，可添加1020的高泡酒（发酵度20%左右），贮酒罐在下酒时应留出添加高酒泡的空间。经过23天敞口发酵后，再添加高泡酒，然后封罐，进行后发酵。添加高泡酒的目的是使后发酵旺盛，有利于排除生青味物质，促进酒的成熟。同时提供发酵旺盛的酵母，有利于双乙酰还原。输酒的动力可利用发酵室与贮酒室的位差，也可采用离心泵输送，但应注意清洁灭菌，以防感染杂菌。 传统操作方法，下酒酵母浓度应控制在10×106细胞/ml左右，过高过低均不宜。如果主发酵后期，酵母沉淀不良，下酒时，可通过酵母离心机分离掉部分酵母，以控制酵母浓度。如果用凝集性很强的酵母，或下酒过晚，酒液内酵母浓度不足，下酒后可适量添加些新鲜酵母泥或适量添加高泡酒，以使浸出物不够的后酵能够继续进行，加速双乙酰的还原。添加高泡酒工艺可以改进啤酒质量。不过，主酵酵母应尽可能全部分离，否则，会对啤酒质量产生不利的影响。（2）下酒操作方式a上面下酒法：发酵液从贮酒罐上面排气口处送入贮酒罐内。此种方式容易起沫，不易控制液面上的空间，而且会吸收多量氧气，多不采用。b下面下酒法：发酵液从贮酒罐下部出口处送入。此种方式液流平衡，不易起沫；液面上部空间容易控制，吸氧少，多采用此法。2封罐升压下酒满罐后，正常情况下敞口发酵23天，以排除啤酒中的生青味物质。一般在下酒24h后，顶部气孔即冒出白色泡沫，数天后，泡沫变黄回缩，进行封罐，并在罐上口连接压力计，控制一定压力（0.050.08MPa），使CO2气压逐步上升。待达到一定的要求时，即控制稳定不变。后发酵产生的CO2，一部分溶解于酒内，使二氧化碳达到饱和，多余的则通过压力计缓慢逸出。罐压应根据要求控制，不得过高或过低。过低则CO2含量不足，酒味平淡；过高则滤酒减压时容易串沫。3温度控制后发酵多利用室温控制酒温，或贮酒罐本身具备自身冷却设施。传统的生产方法，贮酒温度先高后低，前期控制35，而后逐步降温至 11，降温速度则由不同类型啤酒的贮酒时间而定。新型的后发酵工艺，前期温度控制范围波动很大（313），以期尽快降低双乙酰含量；后期则保持一定时间（714天）的低温（10）贮藏，以利于酒中CO2饱和及酒的澄清。4后发酵时间后发酵时间因啤酒类型、原麦汁浓度和贮酒温度而异：（1）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；外销啤酒较内销啤酒贮酒期长，如现在青岛外销啤酒的酒龄一般为47天左右。（2）原麦汁浓高的啤酒较浓度低的啤酒贮存时间长；低温贮酒较高温贮酒的贮酒时间长。国内传统啤酒的生产时间见表3.6所示。国外传统啤酒的生产时间见表3.7所示。表3.6 国内传统啤酒生产酒龄啤酒种类原麦汁浓度/°酒龄/天鲜 啤 酒熟 啤 酒出口啤酒黑 啤 酒10121114121413153040507575904050表3.7 国外传统著名啤酒酒龄啤 酒 种 类原麦汁浓度/°酒龄/周捷克比尔森啤酒捷克比尔森贮藏啤酒维也纳啤酒维也纳贮藏啤酒101210131468616681216三、影响发酵的因素影响发酵和啤酒质量的因素主要有以下几方面： 1酵母菌种的选择要根据需求正确地选择酵母，理想的菌株至少应具备以下特点：（1）满意的收获量，可供继续接种使用；（2）正常的发酵速度和极限发酵度，在一定的发酵时间内，可以达到一定的发酵度；（3）代谢副产物合理，具有理想的啤酒风味和泡沫性能；（4）适宜的凝集性能，酒液澄清良好；（5）啤酒的损失率低； （6）较高的抗变异稳定性； （7）产生乙酰乳酸的峰值低，双乙酰还原快。2接种酵母的状态酵母接种时的状态与前期使用情况有关。酵母使用连续几代后，因缺乏与氧的接触而产生不良的累积效应，使发酵度逐步下降。而且连续使用的代数愈多，下降幅度愈大。例如，酵母连续3代在只含0.5mg/L溶解氧的条件下发酵，其外观发酵度分别为67%、65.5%、44%；高级醇类、酯类、连二酮等物质的含量也会出现不正常。酵母缺氧，同时麦汁中又缺乏不饱和脂肪酸（5mg/m1以下），将明显地导致酵母活性逐步下降，增殖率降低，酵母细胞缺乏所含的各种酶和诱导酶，有待重新合成，因而延长了酵母的生长停滞期，从而使酵母生长迟缓，发酵不良。3酵母接种量酵母接种量对发酵速度有极大影响，4倍于正常的酵母用量，发酵时间几乎可以缩短1/2，见表3.8所示。 表3.8 酵母接种量与发酵时间接种量/%发酵时间/天0.51.02.09745但过高的酵母用量，使酵母新细胞的繁殖减少，最终的酵母收获量将与接种量不成原比例；而且接种量愈高，收获量的比例愈小，既容易使酵母衰退，在生产上也没有实用价值。 4酵母在麦汁中的分布情况酵母在麦汁中的分布情况与下列条件有关：（1）菌种 啤酒酵母的沉浮性质大体可分为6种情况：a酵母很快凝聚沉降，但沉降的酵母仍继续营发酵作用；b酵母在主发酵接近完毕和达到一定的发酵度后沉降；c酵母在发酵终了时，只有少量沉降，大部悬浮于酒液中；d酵母很早浮于液面，发酵早期停止；e酵母部分浮于液面，大部悬浮于酒液中，发酵至要求的发酵度后，悬浮的酵母沉降下来；f酵母部分浮于液面，大部悬浮于酒液中，不再沉降。总的讲，发酵开始阶段，酵母悬浮；发酵终了时，大部分沉降（下面酵母）或升至液面（上面发酵）都是正常现象；早期沉降或升至液面的，往往其发酵度不足；长期悬浮而不沉降的，则发酵度过高。发酵度过高或过低均影响啤酒质量。酵母长期悬浮而不沉降将给滤酒造成困难。（2）发酵容器的大小与形状很难归纳容器形状对发酵的影响，总的讲，主要是容器内液柱高度问题。液柱过高，会影响酵母的沉降，形成酒中二氧化碳的浓度梯度。发酵容器的形状还会影响酒液在容器中的对流，而锥形罐则较好地解决这一问题。5麦汁组成麦汁组成分对发酵速度、发酵度、酵母回收量和酒的品质都有影响，起主要作用的是：（1）碳水化合物 麦汁组成分系由原料和糖化方法所决定。低温糖化，产生较多的可发酵性糖，酒的发酵度高，高级醇的含量也高。（2）可同化氮（氨基酸、嘌呤、嘧啶等） 氨基酸的含量和图谱决定酵母的生长速率，发酵速度和酵母回收量，同时也影响酵母代谢所产生的风味物质如双乙酰和高级醇等。6通风供氧前面已经讲过，酵母要繁殖，需要合成新的细胞膜。细胞膜的关键成分是甾醇和不饱和脂肪酸。发酵后的酵母，其甾醇和不饱和脂肪酸含量已经降至极低，麦汁中不含甾醇，如果麦汁中不饱和脂肪酸（主要是油酸和亚油酸）含量也不足，酵母需要在分子氧的参与下，才能重新合成这些物质，恢复其繁殖能力和活性。因此，氧在发酵过程中是一个至关重要的因素。接种麦汁中理想的溶氧量含量为8mg/L左右。过低6mg/L，酵母繁殖不良；过高10mg/L，酵母将大量繁殖而降低了酒精含量，对啤酒发酵来说，这是不经济的。而且供氧过度，也会促使酵母退化和变形，代谢不正常，产生较多的双乙酰和酯类。7发酵温度高温发酵虽能加速发酵速度，但酒内酯和高级醇的含量均较低温发酵高，酒的pH值偏低，口感淡薄，苦味低；泡沫性能和酒的保存期均不及低温者好，而且高温发酵容易染菌。8加压发酵加压发酵的主要目的是可以降低高级醇的形成，使啤酒在较高的温度下发酵，既能达到提高发酵速度的目的，