厌氧发酵工艺及设备-啤酒发酵

第三节啤酒发酵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%。中国啤酒工业发展简史四五千年前，我国出现古代啤酒。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。1993年，我国成为世界啤酒第二生产大国。2002年啤酒产量首次超过美国成为世界第一啤酒生产大国。啤酒的主要成分以120P啤酒为例：实际浓度为4.0～4.5%。其中：80%为糖类物质、8～10%为含氮物质、3～4%为矿物质。此外，还含有12种维生素，17种氨基酸。1L120P啤酒产生的热量达1779kJ，可与250g面包、5～6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。啤酒的营养价值啤酒具有利尿、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。按生产方法和酵母种类分上面发酵啤酒下面发酵啤酒按啤酒的原麦汁浓度分

佐餐啤酒(麦汁浓度4~9％)贮藏啤酒(麦汁浓度10~14％)高浓度啤酒(麦汁浓度13~22％)按啤酒的色泽分

浓色啤酒黑色啤酒按啤酒是否杀菌分

熟啤酒纯生啤酒鲜啤酒啤酒的分类啤酒生产工艺过程（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

↑菌种大麦为什么用大麦酿造啤酒？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的化学成分大麦的化学成分淀粉半纤维素和麦胶物质蛋白质多酚类物质其他啤酒辅料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：由于淀粉工业的发展，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：10％~20％，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：0.5％~2％多酚物质：2％~5％其他：单糖、蛋白质、果胶、脂和蜡等。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α、β-酸被氧化。酒花制品：酒花粉、酒花浸膏、酒花油、颗粒酒花。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绿麦芽干燥的目的①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；②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；③除去绿麦芽的生腥味，使麦芽产生特有的色、香、味；④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；⑤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。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→定型麦芽汁麦糟麦汁煮沸与添加酒花的目的①蒸发多余的水分，使麦汁浓缩到规定的浓度；②溶出酒花中的有效成分，增加麦汁的香气、苦味和防腐能力；③促进蛋白质凝固析出，增加啤酒稳定性；④破坏全部酶，进行热杀菌，以保证最终产品的质量；⑤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。四、啤酒发酵啤酒酵母上面酵母：发酵终了时，酵母飘浮在发酵液表面。下面酵母：发酵终了时，酵母凝聚而沉淀在容器

的底部。对棉子糖的发酵能力不同，是鉴别两种酵母的主要特征。思考：如何进行啤酒酵母的分离培养?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→主发酵池啤酒发酵过程中物质的变化1）糖的变化96%左右可发酵糖发酵为乙醇和CO22）含氮物质的变化

正常的发酵过程中，麦汁中含氮物约下降1/33）其他发酵产物（双乙酰）4）苦味物质5）pH值的变化传统啤酒发酵

主发酵：密闭或敞口的主发酵池下面发酵

后发酵：密闭的卧式发酵罐发酵工艺后发酵的目的：

(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。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。下酒下酒方法--多用下面下酒法。入罐后，液面上应留出10～15cm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10×106个细胞/mL封桶升压下酒满桶后，正常情况下敞口发酵2～3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50～80kPa时保压，让酒中的二氧化碳逐步饱和。温度控制后发酵多控制先高后低的贮酒温度。前期控制3～5℃，而后逐步降温至-1～1℃，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。啤酒酿造工艺一、传统发酵设备1.主发酵设备2.后发酵设备卧式后发酵槽立式后发酵槽二、现代大罐啤酒发酵1操作平台2罐顶装置3电缆管和排水管4感温探头568冷却夹套7保温层9氨液入口、出口10锥底冷却套11锥底人孔12取样阀13清洗管或排气管14保压装置15容积探头、空罐探头新型发酵罐冷却夹套位置：上冷却夹套顶端位于液面下15cm，下冷却夹套顶端位于50%液位下15cm，锥角冷却夹套尽量靠近锥底。发酵罐的冷却发酵罐的冷却直接冷却：液氨作为冷媒

包括垂直流动式或水平流动式间接冷却：乙醇或乙二醇与水混合做冷媒

下进上出间接冷却乙醇或乙二醇冷却水平流动管段图液氮冷却垂直管段液氨冷却水平管段液氨直接冷却优点：1.

节约能源20%左右，氨压缩机工作温度仅需-5℃左右，氨需要量也少得多，而间接冷却压缩机工作温度需比较低。2.

需要设备少，比间接冷却节省了蒸发酒精水或乙二醇水，省去了蒸发器。3.

需要的绝热材料少，安装费用低。原因是液氨流量减少，管道直径变小，容器减少