第11章 啤酒發(fā)酵.ppt

1、第9章 啤酒發(fā)酵工藝,主要內容,概述 啤酒生產原輔料 麥芽制造 麥汁制備 啤酒酵母與發(fā)酵 啤酒包裝 消毒,一、啤酒發(fā)酵概述,1啤酒是以大麥經發(fā)芽制成的大麥芽為主要原料，經糖化、添加酒花、啤酒酵母發(fā)酵釀制而成的，含二氧化碳的、低酒精濃度的（2.57.5）、起泡的釀造酒。 啤酒是酒類中含酒精最低的飲料酒，且營養(yǎng)豐富，在1972年世界第九次營養(yǎng)食品會議上，啤酒被推薦為營養(yǎng)食品。,啤酒歷史悠久，關于起源： 說法之一是公元前3000年，巴比倫（現(xiàn)今伊拉克境內）已用大麥釀酒，有人認為啤酒起源于巴比倫。 說法之二是公元9000年前，亞述(今敘利亞)人已會利用大麥釀酒，用作向女神的貢酒?，F(xiàn)在除伊斯蘭國家由于宗

2、教原因不生產和飲用酒外，啤酒生產幾乎遍及全球，是世界產量最大的飲料酒。,1900年，在中國建立最早的啤酒廠是俄國人在哈爾濱八王子建立的烏盧布列夫斯基啤酒廠，此后五年時間里，俄國、德國、捷克分別在哈爾濱建立另外三家啤酒廠。 1903年英國和德國商人在青島開辦英德釀酒有限公司，生產能力為2000噸，這就是現(xiàn)在青島啤酒廠的前身。 1904年在哈爾濱出現(xiàn)了中國人自己開辦的啤酒廠東北三省啤酒廠。 2002年我國啤酒總產量2386.83萬噸，首次超過美國，成為世界啤酒生產第一大國。2005年的啤酒產量達3061萬噸，連續(xù)4年位居世界首位。,世界十大啤酒行業(yè)排行榜,摘自法新社公布的世界十大啤酒企業(yè)排名次序

3、（2006.8）,1、青島TSINGTAO：青島啤酒股份有限公司 2、雪花SNOW：華潤雪花啤酒(中國) 3、燕京YANJING： 4、Budweiser百威：百威英博啤酒投資(中國) 5、珠江PEARLRIVER： 6、山城-重慶：重慶啤酒股份有限公司 7、哈爾濱HARBIN：百威英博啤酒投資(中國)有限公司 8、雪津SEDRIN：英博雪津啤酒有限公司 9、金星Kingstar：河南金星啤酒集團有限公司 10、藍帶：廣東肇慶藍帶啤酒有限公司,2013年中國十大啤酒品牌排行榜,中國啤酒工業(yè),1 青島啤酒,青島啤酒股份有限公司,2 燕京啤酒,北京燕京啤酒集團,3 雪花啤酒,北京華潤雪花啤酒 有限

4、公司,中國啤酒工業(yè),4 珠江啤酒,廣東珠江啤酒集團,5 哈爾濱啤酒,哈爾濱啤酒集團,重慶山城啤酒有限責任公司,6 山城啤酒,中國啤酒工業(yè),7雪津啤酒,福建雪津啤酒集團,8金威啤酒,深圳金威啤酒集團有限公司,9藍帶啤酒,10雪花啤酒,華潤雪花啤酒(中國),廣東肇慶藍帶啤酒有限公司,中國啤酒工業(yè)的發(fā)展前景,中國啤酒工業(yè)的未來發(fā)展主要表現(xiàn)在以下幾方面： 產量的增加 規(guī)模的擴大 技術經濟指標還有差距 原料的發(fā)展,中國啤酒工業(yè)的發(fā)展前景,低濃度、低醇啤酒 啤酒品種的多樣化 低糖、低醇、保健型啤酒 花色啤酒 啤酒修飾技術 高濃釀酒技術 生啤的釀造 人才的培養(yǎng),啤酒生產過程,麥芽制造、麥芽汁制造、前發(fā)酵、后

5、發(fā)酵、過濾滅菌、包裝等幾道工序 簡要流程為 大麥水洗加水浸泡發(fā)芽烘焙去根成品麥芽粉碎加大米粉糊化糖化加酒花煮沸過濾冷卻接種酵母前發(fā)酵后發(fā)酵濾去酵母殺菌貼標成品啤酒。,文庫專用,14,啤酒生產工藝流程圖,二、啤酒生產原輔料,自古以來大麥是釀造啤酒的主要原料，因為它便于發(fā)芽并產生大量水解酶類；種植遍及全球而非人類食用主糧，且化學成分適合釀造啤酒。 在釀造時先將大麥制成麥芽，再進行糖化和發(fā)酵、釀造大麥要求粒大、皮薄、形狀整齊、大小一致、浸出物含量高、蛋白質含量適中、發(fā)芽力大于85、發(fā)芽率95以上。質量指標應符合啤酒大麥國家標準GB741687。,1、大麥,大麥的化學成分, 淀粉 主要存在于胚乳中，有

6、大顆粒和小顆粒之分。 直鏈淀粉 淀粉酶 麥芽糖和葡萄糖 大麥淀粉 支鏈淀粉淀粉酶 麥芽糖和葡萄糖 糊精和異麥芽糖, 半纖維素和麥膠物質,正面影響：1）可降解，提高了麥汁的津出率 2）對啤酒的泡沫和口感的豐滿度有益 3）提高可溶性的膳食纖維 負面影響：1）增加麥汁的粘度 2）降低了啤酒的過濾速度 3）易造成啤酒的混濁, 蛋白質,蛋白質含量及其類型直接影響啤酒制麥、釀造工藝及其質量。 清蛋白: 唯一能溶于水的高分子蛋白質； 含量為3- 4%；B2組蛋白有益于啤酒泡持性 球蛋白： 種子的貯藏蛋白；含量為31%； -球蛋白 易氧化，使啤酒混濁。 分類 醇溶蛋白：麥糟蛋白的主要成分； 含量為38%不溶

7、于純水或鹽溶液； 和組蛋白造成啤酒混濁。 谷蛋白：麥糟蛋白的主要成分；含量為29%。,多酚類物質,簡單酚類酚酸和單體黃酮類 分類 多酚類聚合花色苷和單寧 適當浸出酚類物質，利于大麥發(fā)芽 作用 賦予啤酒澀味 黃烷基多酚物質與蛋白質共價交聯(lián)作用而 沉淀析出，有利于提高啤酒的穩(wěn)定性,啤酒釀造對大麥的質量要求,感觀 有光澤，淡黃；皮薄；籽粒飽滿；大小均勻；發(fā)芽力（3d）85%；發(fā)芽率96% 物理檢驗 （1）千粒重 （2）麥粒均勻度 （3）胚乳性質 化學檢驗 （1）水分：13% （2）蛋白質: 9%12% （3）浸出物：7280% 釀造大麥的質量標準 符合GB,酒花,酒花屬桑科里草屬多年生蔓性草本植物，

8、雌雄異株。 酒花： 賦予啤酒香味和爽口的苦味 增進啤酒泡沫的持久性和穩(wěn)定性 在麥汁煮沸時促進蛋白質的凝固，有利于澄清 自公元9世紀釀造啤酒添加酒花為香料。 對啤酒釀造有意義的三大成分 苦味物質(-酸、-酸等)、 酒化精油 多酚,水,水是重要原料之一，啤酒生產用水包括加工水及洗滌、冷卻水兩部分。 加工水中投料水、洗糟水和啤酒稀釋水直接參與啤酒釀造。釀造水性質與發(fā)酵風味物質形成等均有很大關系。釀造用水首先要符合我國飲用水標準GB5749-85。 水質改良方法： 加石膏改良 加酸改良 離子交換法 反滲透法,三、麥芽制造,將原料大麥制成麥芽，習慣上稱為制麥，目的在于使大麥發(fā)芽產生多種水解酶類，并使胚乳

9、達到適度溶解，便于通過糖化使大分子淀粉、蛋白質等得以分解溶出。而綠麥芽經過烘干產生必要的色、香、味成分。 制麥全過程分原料清洗、分級、浸麥、發(fā)芽、干燥、除根和貯存等。工藝流程如圖6-11所示。 現(xiàn)在麥芽制備已經專門化,評定麥芽質量需從感官特征、物理檢驗和化學檢驗幾方面考查，各試驗方法均屬歐洲啤酒協(xié)會標準(EBC)。此外，生產特種啤酒用特種麥芽，有焦糖麥芽、黑麥芽、類黑素麥芽、小麥麥芽、小米芽、高粱芽等。,四、麥汁制備,麥汁制備是將固態(tài)的麥芽、非發(fā)芽谷物、酒花用水調制加：工成澄清透明的麥芽汁的過程。包括原輔料的粉碎、糊化、糖化；糖化醪過濾；混合麥汁加酒花煮沸；煮沸后麥汁澄清、冷卻、通氧等一系列物

10、理、化學、生物化學的加工過程。 所用設備有糖化鍋、糊化鍋、過濾槽、煮沸鍋、回旋沉淀槽和薄板換熱器等。,工藝流程圖,糖化鍋,糊化鍋,過濾槽,煮沸鍋,回旋沉淀槽,薄板換熱器,粉碎 它是糖化的預處理：原料經粉碎后，可增加淀粉粒、酶及水之間的接觸面，加速酶促反應及可溶性物質的溶出。 糊化-糖化 我國常用的方法有煮出糖化法和外加酶糖化法等。把糊化成溶解狀態(tài)的淀粉轉化成可發(fā)酵性糖。 麥汁過濾 糖化醪過濾多采用過濾槽間歇操作。,輔料的糊化與液化,大米或玉米作為麥芽的輔助原料，主要是提供淀粉，為了促進糊化、液化,防止糊化醪稠厚和粘結鍋底，必須在輔料中加入15%20%麥芽或淀粉酶(68u/g原料)，使其在55起

11、就開始糊化、液化，還可縮短時間。,淀粉的糖化,在啤酒釀造中，淀粉的糖化是指輔料的糊化醪和麥芽中的淀粉受到麥芽中淀粉酶的作用，產生以麥芽糖為主的可發(fā)酵性糖和以低聚糊精為主的非發(fā)酵性糖的過程。在糖化過程中，隨著可發(fā)酵性糖的不斷產生，醪液粘度迅速下降，碘液反應由蘭色逐步消失至無色。 可發(fā)酵性糖是指麥汁中能被下面啤酒酵母發(fā)酵的糖類，如果糖、葡萄糖、蔗糖、麥芽糖、麥芽三糖和棉子糖等。 非發(fā)酵性糖（也稱非糖）是指麥汁中不能被下面啤酒酵母發(fā)酵的糖類，如低聚糊精、異麥芽糖、戊糖等。,麥汁煮沸與酒花添加 將頭號麥汁和洗滌麥汁混合成混合麥汁，添加酒花，經煮沸濃縮使酶鈍化，蛋白質變性并產生絮凝沉淀。工藝要求蒸發(fā)量為

12、每小時812。酒花分1-3次添加，用量根據(jù)啤酒要求的苦味值，國內一般為麥汁量的0.05-0.13。 麥汁冷卻與充氧 麥汁煮沸后要盡快濾除酒花糟，分離熱凝固物，急速降溫至發(fā)酵溫度6-8，并給冷麥汁充入溶解氧，以利酵母生長繁殖。,五、啤酒酵母與發(fā)酵,常用菌種 沈啤1號和5號、青島酵母、首啤酵母、2595和2597等。,冷麥汁接種啤酒酵母，發(fā)酵產生酒精和CO2、高級醇、揮發(fā)酯、醛類和酸類、連二酮類(VDK)、含硫化合物等一系列代謝產物，構成啤酒特有的香味和口味。啤酒發(fā)酵方法有： 國內多采用柱體錐底發(fā)酵罐，單釀罐發(fā)酵法。罐容積100600m3。麥汁進罐及接種方式見表6-2。,菌體繁殖厭氧發(fā)酵,啤酒酵母

13、擴大培養(yǎng),啤酒酵母擴大培養(yǎng)是指從斜面種子到生產所用的種子的培養(yǎng)過程，這一過程又分為實驗室擴大培養(yǎng)階段和生產現(xiàn)場擴大培養(yǎng)階段。,1).實驗室擴大培養(yǎng)階段,（1）斜面試管 一般為工廠自己保藏的純粹原菌或由科研機構和菌種保藏單位提供。 （2）富氏瓶（或試管）培養(yǎng) 富氏瓶或試管裝入10mL優(yōu)級麥汁，滅菌、冷卻備用。接入純種酵母在2527保溫箱中培養(yǎng)23天，每天定時搖動。平行培養(yǎng)24瓶，供擴大時選擇。 （3）巴氏瓶培養(yǎng) 取5001000mL的巴氏瓶（也可用大三角瓶或平底燒瓶），加入250500mL優(yōu)級麥汁，加熱煮沸30min，冷卻備用。在無菌室中將富氏瓶中的酵母液接入，在20保溫箱中培養(yǎng)23天。 （4）

14、卡氏罐培養(yǎng) 卡氏罐容量一般為1020L，放入約半量的優(yōu)級麥汁，加熱滅菌30min后，在麥汁中加入1L無菌水，補充水分的蒸發(fā)，冷卻備用。再在卡氏罐中接入12個巴氏瓶的酵母液，搖動均勻后，置于1520下保溫35天，即可進行擴大培養(yǎng)，或可供1000L麥汁發(fā)酵用。,2).生產現(xiàn)場擴大培養(yǎng)階段,卡氏罐培養(yǎng)結束后，酵母進入現(xiàn)場擴大培養(yǎng)。啤酒廠一般都用漢生罐、酵母罐等設備來進行生產現(xiàn)場擴大培養(yǎng)。 （1）麥汁殺菌 取麥汁200300L加入殺菌罐，通入蒸汽，在0.080.10MPa汽壓下保溫滅菌60min，然后在夾套和蛇管中通入冰水冷卻，并以無菌壓縮空氣保壓。待麥汁冷卻至1012時，先從麥汁殺菌罐出口排出部分沉

15、淀物，再用無菌壓縮空氣將麥汁壓入漢生罐內。,2.生產現(xiàn)場擴大培養(yǎng)階段,（2）漢生罐空罐滅菌 在麥汁殺菌的同時，用高壓蒸汽對漢生罐進行空罐滅菌1h，再通無菌壓縮空氣保壓，并在夾套內通冷卻水冷卻備用。 （3）漢生罐初期培養(yǎng) 將卡氏罐內酵母培養(yǎng)液以無菌壓縮空氣壓入漢生罐，通無菌空氣510min。然后加入殺菌冷卻后的麥汁，再通無菌空氣10min，保持溫度1013，室溫維持13。培養(yǎng)3648h左右，在此期間，每隔數(shù)小時通風10min。,2.生產現(xiàn)場擴大培養(yǎng)階段,（4）漢生罐旺盛期培養(yǎng) 當漢生罐培養(yǎng)液進入旺盛期時，一邊攪拌，一邊將85左右的酵母培養(yǎng)液移植到已滅菌的一級酵母擴大培養(yǎng)罐，最后逐級擴大到一定數(shù)量

16、，供現(xiàn)場發(fā)酵使用。 （5）漢生罐留種再擴培 在漢生罐留下的約15左右的酵母培養(yǎng)液中，加入滅菌冷卻后的麥汁，待起發(fā)后，準備下次擴大培養(yǎng)用。保存種酵母的室溫一般控制在23，罐內保持正壓（0.020.03MPa），以防空氣進入污染。,生產現(xiàn)場擴大培養(yǎng)階段,在下次再擴培時，漢生罐的留種酵母最好按上述培養(yǎng)過程先培養(yǎng)一次后再移植，使酵母恢復活性。漢生罐保存的種酵母，應每月?lián)Q一次麥汁，并檢查酵母是否正常，是否有污染、變異等不正?，F(xiàn)象。正常情況下此種酵母可連續(xù)使用半年左右。,六、啤酒發(fā)酵機理,1)主要物質變化(1) 糖的變化 在啤酒發(fā)酵過程中，可發(fā)酵糖約有96%發(fā)酵為乙醇和CO2，是代謝的主產物；2.02.5

17、%轉化為其他發(fā)酵副產物；1.52.0%作為碳骨架合成新酵母細胞。發(fā)酵副產物主要有：甘油、高級醇、羰基化合物、有機酸、酯類、硫化合物等。,(2)含氮物質的變化 在正常的發(fā)酵過程中，麥汁中含氮物約下降1/3，主要是約50%的氨基酸和低分子肽為酵母所同化。酵母分泌出的含氮物的量較少，約為酵母同化氮的1/3。啤酒中殘存含氮物質對啤酒的風味有重要影響。含氮物質高（450 mgL）的啤酒顯得濃醇，含氮量為300400 mgL的啤酒顯得爽口，含氮物質量300 mgL的啤酒則顯得寡淡。,3) 其他發(fā)酵產物,（1）高級醇類 高級醇（俗稱雜醇油）是啤酒發(fā)酵代謝產物的主要成分，對啤酒風味有重大影響，超過一定含量時有

18、明顯的雜醇味。對于一般的啤酒，多量的高級醇是不受歡迎的。啤酒中的絕大多數(shù)高級醇是在主發(fā)酵期間酵母繁殖過程中形成的。 （2）酯類 啤酒中的酯含量很少，但對啤酒風味影響很大，啤酒含有適量的酯，香味豐滿協(xié)調，但酯含量過高，會使啤酒有不愉快的香味或異香味。酯類大都在主發(fā)酵期間形成。,（3）連二酮 連二酮是雙乙酰和2，3-戊二酮的總稱，其中對啤酒風味起主要作用的是雙乙酰。 雙乙酰被認為是衡量啤酒成熟與否的決定性的指標，雙乙酰的味閾值為0.10.15 mg/L，在啤酒中超過閾值會出現(xiàn)餿飯味。 淡爽型成熟啤酒，雙乙酰含量以控制在0.1mg/L以下為宜；高檔成熟啤酒最好控制在0.05mg/L以下。,雙乙酰的控

19、制與消除方法,菌種雙乙酰產量低者；提高接種量，還原期7106個/100ml。 麥汁成分-氨基N：180200mg/L，并有適宜的頡氨酸 Val含量。溶解O269mg/L，鋅0.150.20mg/L。 釀造用水：殘余堿度1.78mmol。 還原溫度：適當提高。 控制酵母增殖 外加-乙酰乳酸脫羧酶使發(fā)酵液中的-乙酰乳酸乙偶姻,（4）硫化物 揮發(fā)性硫化物對啤酒風味有重大影響，這些成分主要有硫化氫、二甲基硫、甲基和乙基硫醇、二氧化硫等。其中硫化氫、二甲基硫對啤酒風味的影響最大。啤酒中的揮發(fā)性硫化氫大都是在發(fā)酵過程中形成的。啤酒中的硫化氫應控制在010g/L的范圍內；啤酒中二甲基硫濃度超過100g/L時

20、，啤酒就會出現(xiàn)硫磺臭味。 （5）乙醛 乙醛是啤酒發(fā)酵過程中產生的主要醛類，乙醛是酵母代謝的中間產物。當啤酒中乙醛濃度在10mg/L以上時，則有不成熟的口感、腐敗性氣味；當乙醛濃度超過25mg/L，則有強烈的刺激性辛辣感。成熟啤酒的乙醛正常含量一般10mg/L。,4) 苦味物質 發(fā)酵過程中，麥汁中近1/3的苦味物質損失掉。主要原因是由酵母細胞的吸附、發(fā)酵時間增長等原因造成的。 5) pH值的變化 麥汁發(fā)酵后，pH值降低很快。下面發(fā)酵啤酒，發(fā)酵終了時，pH值一般為4.24.4。pH值下降主要是由于有機酸的形成，同時也由于磷酸鹽緩沖溶液的減少。,八、啤酒發(fā)酵技術,啤酒大型發(fā)酵罐發(fā)酵,（一）圓柱錐底發(fā)

21、酵罐1. 特點(1)底部為錐形，便于生產過程中隨時排放沉集于罐底的酵母。(2)罐身設有冷卻裝置，便于發(fā)酵溫度的控制。罐體外設有保溫裝置，可將罐體置于室外，減少建筑投資，節(jié)省占地面積。 (3)采用密閉發(fā)酵，便于CO2洗滌和CO2回收；既可做發(fā)酵罐，也可做貯酒罐。 (4)罐內發(fā)酵液由于液體高度而產生CO2梯度，并通過冷卻方位的控制，可使發(fā)酵液進行自然對流，罐體越高對流越強。有利于酵母發(fā)酵能力的提高和發(fā)酵周期的縮短。(5)發(fā)酵罐可采用儀表或微機控制，操作、管理方便。可采用CIP自動清洗系統(tǒng)，清洗方便。(6)設備容量大，國內采用的罐容一般為100600m3。圓柱錐底發(fā)酵罐的示意圖見圖5-4。,圓柱錐底

22、發(fā)酵罐,工藝參數(shù)及要求,周期：1224d。與產品類型、質量要求、酵母性能、接種量、發(fā)酵溫度、季節(jié)等有關。 接種量：與酵母性能、代數(shù)、衰老情況、產品類型等有關。發(fā)酵開始：（1020）106個/ml。 發(fā)酵最高溫度和雙乙酰還原溫度：低溫發(fā)酵：8；中溫發(fā)酵：1012；高溫發(fā)酵：1518。我國一般：912。還原溫度：發(fā)酵溫度。,工藝參數(shù),罐壓：最高0.070.08Mpa。最高罐壓最高溫度100（MPa）。CO2（%，質量分數(shù)）0.2980.04罐壓0.008品溫 滿罐時間：1224h，最好20h。 真實發(fā)酵度：低發(fā)酵度：4856%；中發(fā)酵度：5963%；高發(fā)酵度：65%；超高發(fā)酵度（干啤酒）75%。,

23、工藝要求,注意原料的質量和糖化效果：每批次組成應均勻。 罐容與麥汁量相適應；最好16h內滿罐。 麥汁溶氧適度：8ppM。 發(fā)酵溫控穩(wěn)定 盡量回收CO2并綜合利用 注意罐的清洗：噴洗壓力0.390.49MPa。,A 一罐法發(fā)酵工藝,（1）酵母添加 分次追加滿罐。滿罐時間一般為1224h，最好在20h以內。酵母接種量要比傳統(tǒng)發(fā)酵法大些，接種溫度一般控制在滿罐時較擬定的主發(fā)酵溫度低23。一般邊加麥汁邊加酵母。 （2）通風供氧 冷麥汁溶解氧的控制可根據(jù)酵母添加量和酵母繁殖情況而定，一般要求混合冷麥汁溶解氧不低于8mgL即可。 （3）主發(fā)酵溫度 各廠采用的主發(fā)酵溫度是不一樣的。多數(shù)廠采用低溫（67）接種

24、，前低溫（910）后升溫（1213）的發(fā)酵工藝，主要是為了既不形成過多的代謝產物，又有利于加速雙乙酰的還原。為了加速發(fā)酵，縮短酒齡，國際上有提高發(fā)酵溫度的傾向。,（4）雙乙酰還原 雙乙酰還原是啤酒成熟和縮短酒齡的關鍵。酵母在接近完成主酵時提高發(fā)酵溫度一段時間，不會影響啤酒正常風味物質的含量，而有利于雙乙酰的還原。 雙乙酰還原溫度一般控制在1014左右，使連二酮濃度降至0.08mgL以下時，即開始降溫。 （5）冷卻降溫 當雙乙酰還原到要求指標時，酒液開始冷卻降溫。降至56時，保持2448h，減壓回收酵母。最后再降溫至0-1，貯酒714天?；厥盏慕湍溉缈勺鳛橄乱淮伟l(fā)酵用的種子，則需進行處理?；厥战湍肝搅溯^多的苦味物質、單寧、色素等，回收后應通入無菌空氣，以排除酵母泥中的CO2，再以無菌水洗滌數(shù)次?；厥战湍冈诘蜏責o菌水中，只能保存23天。也可在24下低溫緩慢發(fā)酵，以保存酵母。,（6）罐壓控制 發(fā)酵開始，采用無壓發(fā)酵；二氧化碳回收時，采用微壓（0.010.02 MPa）；至發(fā)酵后期，外觀發(fā)酵度達70以上時，封罐，逐漸升壓至0.070.08 MPa，減少由于升溫所造成的代謝副產物過多的現(xiàn)象，有利于雙乙酰的還原，并使二氧化碳逐