第11章 啤酒发酵.ppt

1、第9章 啤酒发酵工艺,主要内容,概述 啤酒生产原辅料 麦芽制造 麦汁制备 啤酒酵母与发酵 啤酒包装 消毒,一、啤酒发酵概述,1啤酒是以大麦经发芽制成的大麦芽为主要原料，经糖化、添加酒花、啤酒酵母发酵酿制而成的，含二氧化碳的、低酒精浓度的（2.57.5）、起泡的酿造酒。 啤酒是酒类中含酒精最低的饮料酒，且营养丰富，在1972年世界第九次营养食品会议上，啤酒被推荐为营养食品。,啤酒历史悠久，关于起源： 说法之一是公元前3000年，巴比伦（现今伊拉克境内）已用大麦酿酒，有人认为啤酒起源于巴比伦。 说法之二是公元9000年前，亚述(今叙利亚)人已会利用大麦酿酒，用作向女神的贡酒。现在除伊斯兰国家由于宗

2、教原因不生产和饮用酒外，啤酒生产几乎遍及全球，是世界产量最大的饮料酒。,1900年，在中国建立最早的啤酒厂是俄国人在哈尔滨八王子建立的乌卢布列夫斯基啤酒厂，此后五年时间里，俄国、德国、捷克分别在哈尔滨建立另外三家啤酒厂。 1903年英国和德国商人在青岛开办英德酿酒有限公司，生产能力为2000吨，这就是现在青岛啤酒厂的前身。 1904年在哈尔滨出现了中国人自己开办的啤酒厂东北三省啤酒厂。 2002年我国啤酒总产量2386.83万吨，首次超过美国，成为世界啤酒生产第一大国。2005年的啤酒产量达3061万吨，连续4年位居世界首位。,世界十大啤酒行业排行榜,摘自法新社公布的世界十大啤酒企业排名次序

3、（2006.8）,1、青岛TSINGTAO：青岛啤酒股份有限公司 2、雪花SNOW：华润雪花啤酒(中国) 3、燕京YANJING： 4、Budweiser百威：百威英博啤酒投资(中国) 5、珠江PEARLRIVER： 6、山城-重庆：重庆啤酒股份有限公司 7、哈尔滨HARBIN：百威英博啤酒投资(中国)有限公司 8、雪津SEDRIN：英博雪津啤酒有限公司 9、金星Kingstar：河南金星啤酒集团有限公司 10、蓝带：广东肇庆蓝带啤酒有限公司,2013年中国十大啤酒品牌排行榜,中国啤酒工业,1 青岛啤酒,青岛啤酒股份有限公司,2 燕京啤酒,北京燕京啤酒集团,3 雪花啤酒,北京华润雪花啤酒 有限

4、公司,中国啤酒工业,4 珠江啤酒,广东珠江啤酒集团,5 哈尔滨啤酒,哈尔滨啤酒集团,重庆山城啤酒有限责任公司,6 山城啤酒,中国啤酒工业,7雪津啤酒,福建雪津啤酒集团,8金威啤酒,深圳金威啤酒集团有限公司,9蓝带啤酒,10雪花啤酒,华润雪花啤酒(中国),广东肇庆蓝带啤酒有限公司,中国啤酒工业的发展前景,中国啤酒工业的未来发展主要表现在以下几方面： 产量的增加 规模的扩大 技术经济指标还有差距 原料的发展,中国啤酒工业的发展前景,低浓度、低醇啤酒 啤酒品种的多样化 低糖、低醇、保健型啤酒 花色啤酒 啤酒修饰技术 高浓酿酒技术 生啤的酿造 人才的培养,啤酒生产过程,麦芽制造、麦芽汁制造、前发酵、后

5、发酵、过滤灭菌、包装等几道工序 简要流程为 大麦水洗加水浸泡发芽烘焙去根成品麦芽粉碎加大米粉糊化糖化加酒花煮沸过滤冷却接种酵母前发酵后发酵滤去酵母杀菌贴标成品啤酒。,文库专用,14,啤酒生产工艺流程图,二、啤酒生产原辅料,自古以来大麦是酿造啤酒的主要原料，因为它便于发芽并产生大量水解酶类；种植遍及全球而非人类食用主粮，且化学成分适合酿造啤酒。 在酿造时先将大麦制成麦芽，再进行糖化和发酵、酿造大麦要求粒大、皮薄、形状整齐、大小一致、浸出物含量高、蛋白质含量适中、发芽力大于85、发芽率95以上。质量指标应符合啤酒大麦国家标准GB741687。,1、大麦,大麦的化学成分, 淀粉 主要存在于胚乳中，有

6、大颗粒和小颗粒之分。 直链淀粉 淀粉酶 麦芽糖和葡萄糖 大麦淀粉 支链淀粉淀粉酶 麦芽糖和葡萄糖 糊精和异麦芽糖, 半纤维素和麦胶物质,正面影响：1）可降解，提高了麦汁的津出率 2）对啤酒的泡沫和口感的丰满度有益 3）提高可溶性的膳食纤维 负面影响：1）增加麦汁的粘度 2）降低了啤酒的过滤速度 3）易造成啤酒的混浊, 蛋白质,蛋白质含量及其类型直接影响啤酒制麦、酿造工艺及其质量。 清蛋白: 唯一能溶于水的高分子蛋白质； 含量为3- 4%；B2组蛋白有益于啤酒泡持性 球蛋白： 种子的贮藏蛋白；含量为31%； -球蛋白 易氧化，使啤酒混浊。 分类 醇溶蛋白：麦糟蛋白的主要成分； 含量为38%不溶

7、于纯水或盐溶液； 和组蛋白造成啤酒混浊。 谷蛋白：麦糟蛋白的主要成分；含量为29%。,多酚类物质,简单酚类酚酸和单体黄酮类 分类 多酚类聚合花色苷和单宁 适当浸出酚类物质，利于大麦发芽 作用 赋予啤酒涩味 黄烷基多酚物质与蛋白质共价交联作用而 沉淀析出，有利于提高啤酒的稳定性,啤酒酿造对大麦的质量要求,感观 有光泽，淡黄；皮薄；籽粒饱满；大小均匀；发芽力（3d）85%；发芽率96% 物理检验 （1）千粒重 （2）麦粒均匀度 （3）胚乳性质 化学检验 （1）水分：13% （2）蛋白质: 9%12% （3）浸出物：7280% 酿造大麦的质量标准 符合GB,酒花,酒花属桑科里草属多年生蔓性草本植物，

8、雌雄异株。 酒花： 赋予啤酒香味和爽口的苦味 增进啤酒泡沫的持久性和稳定性 在麦汁煮沸时促进蛋白质的凝固，有利于澄清 自公元9世纪酿造啤酒添加酒花为香料。 对啤酒酿造有意义的三大成分 苦味物质(-酸、-酸等)、 酒化精油 多酚,水,水是重要原料之一，啤酒生产用水包括加工水及洗涤、冷却水两部分。 加工水中投料水、洗糟水和啤酒稀释水直接参与啤酒酿造。酿造水性质与发酵风味物质形成等均有很大关系。酿造用水首先要符合我国饮用水标准GB5749-85。 水质改良方法： 加石膏改良 加酸改良 离子交换法 反渗透法,三、麦芽制造,将原料大麦制成麦芽，习惯上称为制麦，目的在于使大麦发芽产生多种水解酶类，并使胚乳

9、达到适度溶解，便于通过糖化使大分子淀粉、蛋白质等得以分解溶出。而绿麦芽经过烘干产生必要的色、香、味成分。 制麦全过程分原料清洗、分级、浸麦、发芽、干燥、除根和贮存等。工艺流程如图6-11所示。 现在麦芽制备已经专门化,评定麦芽质量需从感官特征、物理检验和化学检验几方面考查，各试验方法均属欧洲啤酒协会标准(EBC)。此外，生产特种啤酒用特种麦芽，有焦糖麦芽、黑麦芽、类黑素麦芽、小麦麦芽、小米芽、高粱芽等。,四、麦汁制备,麦汁制备是将固态的麦芽、非发芽谷物、酒花用水调制加：工成澄清透明的麦芽汁的过程。包括原辅料的粉碎、糊化、糖化；糖化醪过滤；混合麦汁加酒花煮沸；煮沸后麦汁澄清、冷却、通氧等一系列物

10、理、化学、生物化学的加工过程。 所用设备有糖化锅、糊化锅、过滤槽、煮沸锅、回旋沉淀槽和薄板换热器等。,工艺流程图,糖化锅,糊化锅,过滤槽,煮沸锅,回旋沉淀槽,薄板换热器,粉碎 它是糖化的预处理：原料经粉碎后，可增加淀粉粒、酶及水之间的接触面，加速酶促反应及可溶性物质的溶出。 糊化-糖化 我国常用的方法有煮出糖化法和外加酶糖化法等。把糊化成溶解状态的淀粉转化成可发酵性糖。 麦汁过滤 糖化醪过滤多采用过滤槽间歇操作。,辅料的糊化与液化,大米或玉米作为麦芽的辅助原料，主要是提供淀粉，为了促进糊化、液化,防止糊化醪稠厚和粘结锅底，必须在辅料中加入15%20%麦芽或淀粉酶(68u/g原料)，使其在55起

11、就开始糊化、液化，还可缩短时间。,淀粉的糖化,在啤酒酿造中，淀粉的糖化是指辅料的糊化醪和麦芽中的淀粉受到麦芽中淀粉酶的作用，产生以麦芽糖为主的可发酵性糖和以低聚糊精为主的非发酵性糖的过程。在糖化过程中，随着可发酵性糖的不断产生，醪液粘度迅速下降，碘液反应由兰色逐步消失至无色。 可发酵性糖是指麦汁中能被下面啤酒酵母发酵的糖类，如果糖、葡萄糖、蔗糖、麦芽糖、麦芽三糖和棉子糖等。 非发酵性糖（也称非糖）是指麦汁中不能被下面啤酒酵母发酵的糖类，如低聚糊精、异麦芽糖、戊糖等。,麦汁煮沸与酒花添加 将头号麦汁和洗涤麦汁混合成混合麦汁，添加酒花，经煮沸浓缩使酶钝化，蛋白质变性并产生絮凝沉淀。工艺要求蒸发量为

12、每小时812。酒花分1-3次添加，用量根据啤酒要求的苦味值，国内一般为麦汁量的0.05-0.13。 麦汁冷却与充氧 麦汁煮沸后要尽快滤除酒花糟，分离热凝固物，急速降温至发酵温度6-8，并给冷麦汁充入溶解氧，以利酵母生长繁殖。,五、啤酒酵母与发酵,常用菌种 沈啤1号和5号、青岛酵母、首啤酵母、2595和2597等。,冷麦汁接种啤酒酵母，发酵产生酒精和CO2、高级醇、挥发酯、醛类和酸类、连二酮类(VDK)、含硫化合物等一系列代谢产物，构成啤酒特有的香味和口味。啤酒发酵方法有： 国内多采用柱体锥底发酵罐，单酿罐发酵法。罐容积100600m3。麦汁进罐及接种方式见表6-2。,菌体繁殖厌氧发酵,啤酒酵母

13、扩大培养,啤酒酵母扩大培养是指从斜面种子到生产所用的种子的培养过程，这一过程又分为实验室扩大培养阶段和生产现场扩大培养阶段。,1).实验室扩大培养阶段,（1）斜面试管 一般为工厂自己保藏的纯粹原菌或由科研机构和菌种保藏单位提供。 （2）富氏瓶（或试管）培养 富氏瓶或试管装入10mL优级麦汁，灭菌、冷却备用。接入纯种酵母在2527保温箱中培养23天，每天定时摇动。平行培养24瓶，供扩大时选择。 （3）巴氏瓶培养 取5001000mL的巴氏瓶（也可用大三角瓶或平底烧瓶），加入250500mL优级麦汁，加热煮沸30min，冷却备用。在无菌室中将富氏瓶中的酵母液接入，在20保温箱中培养23天。 （4）

14、卡氏罐培养 卡氏罐容量一般为1020L，放入约半量的优级麦汁，加热灭菌30min后，在麦汁中加入1L无菌水，补充水分的蒸发，冷却备用。再在卡氏罐中接入12个巴氏瓶的酵母液，摇动均匀后，置于1520下保温35天，即可进行扩大培养，或可供1000L麦汁发酵用。,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 取麦汁200300L加入杀菌罐，通入蒸汽，在0.080.10MPa汽压下保温灭菌60min，然后在夹套和蛇管中通入冰水冷却，并以无菌压缩空气保压。待麦汁冷却至1012时，先从麦汁杀菌罐出口排出部分沉

15、淀物，再用无菌压缩空气将麦汁压入汉生罐内。,2.生产现场扩大培养阶段,（2）汉生罐空罐灭菌 在麦汁杀菌的同时，用高压蒸汽对汉生罐进行空罐灭菌1h，再通无菌压缩空气保压，并在夹套内通冷却水冷却备用。 （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，保持温度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

16、，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。,生产现场扩大培养阶段,在下次再扩培时，汉生罐的留种酵母最好按上述培养过程先培养一次后再移植，使酵母恢复活性。汉生罐保存的种酵母，应每月换一次麦汁，并检查酵母是否正常，是否有污染、变异等不正常现象。正常情况下此种酵母可连续使用半年左右。,六、啤酒发酵机理,1)主要物质变化(1) 糖的变化 在啤酒发酵过程中，可发酵糖约有96%发酵为乙醇和CO2，是代谢的主产物；2.02.5

17、%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 高级醇（俗称杂醇油）是啤酒发酵代谢产物的主要成分，对啤酒风味有重大影响，超过一定含量时有

18、明显的杂醇味。对于一般的啤酒，多量的高级醇是不受欢迎的。啤酒中的绝大多数高级醇是在主发酵期间酵母繁殖过程中形成的。 （2）酯类 啤酒中的酯含量很少，但对啤酒风味影响很大，啤酒含有适量的酯，香味丰满协调，但酯含量过高，会使啤酒有不愉快的香味或异香味。酯类大都在主发酵期间形成。,（3）连二酮 连二酮是双乙酰和2，3-戊二酮的总称，其中对啤酒风味起主要作用的是双乙酰。 双乙酰被认为是衡量啤酒成熟与否的决定性的指标，双乙酰的味阈值为0.10.15 mg/L，在啤酒中超过阈值会出现馊饭味。 淡爽型成熟啤酒，双乙酰含量以控制在0.1mg/L以下为宜；高档成熟啤酒最好控制在0.05mg/L以下。,双乙酰的控

19、制与消除方法,菌种双乙酰产量低者；提高接种量，还原期7106个/100ml。 麦汁成分-氨基N：180200mg/L，并有适宜的颉氨酸 Val含量。溶解O269mg/L，锌0.150.20mg/L。 酿造用水：残余碱度1.78mmol。 还原温度：适当提高。 控制酵母增殖 外加-乙酰乳酸脱羧酶使发酵液中的-乙酰乳酸乙偶姻,（4）硫化物 挥发性硫化物对啤酒风味有重大影响，这些成分主要有硫化氢、二甲基硫、甲基和乙基硫醇、二氧化硫等。其中硫化氢、二甲基硫对啤酒风味的影响最大。啤酒中的挥发性硫化氢大都是在发酵过程中形成的。啤酒中的硫化氢应控制在010g/L的范围内；啤酒中二甲基硫浓度超过100g/L时

20、，啤酒就会出现硫磺臭味。 （5）乙醛 乙醛是啤酒发酵过程中产生的主要醛类，乙醛是酵母代谢的中间产物。当啤酒中乙醛浓度在10mg/L以上时，则有不成熟的口感、腐败性气味；当乙醛浓度超过25mg/L，则有强烈的刺激性辛辣感。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，发酵终了时，pH值一般为4.24.4。pH值下降主要是由于有机酸的形成，同时也由于磷酸盐缓冲溶液的减少。,八、啤酒发酵技术,啤酒大型发酵罐发酵,（一）圆柱锥底发

21、酵罐1. 特点(1)底部为锥形，便于生产过程中随时排放沉集于罐底的酵母。(2)罐身设有冷却装置，便于发酵温度的控制。罐体外设有保温装置，可将罐体置于室外，减少建筑投资，节省占地面积。 (3)采用密闭发酵，便于CO2洗涤和CO2回收；既可做发酵罐，也可做贮酒罐。 (4)罐内发酵液由于液体高度而产生CO2梯度，并通过冷却方位的控制，可使发酵液进行自然对流，罐体越高对流越强。有利于酵母发酵能力的提高和发酵周期的缩短。(5)发酵罐可采用仪表或微机控制，操作、管理方便。可采用CIP自动清洗系统，清洗方便。(6)设备容量大，国内采用的罐容一般为100600m3。圆柱锥底发酵罐的示意图见图5-4。,圆柱锥底

22、发酵罐,工艺参数及要求,周期：1224d。与产品类型、质量要求、酵母性能、接种量、发酵温度、季节等有关。 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。 发酵最高温度和双乙酰还原温度：低温发酵：8；中温发酵：1012；高温发酵：1518。我国一般：912。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（%，质量分数）0.2980.04罐压0.008品温 满罐时间：1224h，最好20h。 真实发酵度：低发酵度：4856%；中发酵度：5963%；高发酵度：65%；超高发酵度（干啤酒）75%。,

23、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。 麦汁溶氧适度：8ppM。 发酵温控稳定 尽量回收CO2并综合利用 注意罐的清洗：喷洗压力0.390.49MPa。,A 一罐法发酵工艺,（1）酵母添加 分次追加满罐。满罐时间一般为1224h，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。一般边加麦汁边加酵母。 （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 各厂采用的主发酵温度是不一样的。多数厂采用低温（67）接种

24、，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 双乙酰还原是啤酒成熟和缩短酒龄的关键。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。回收的酵母如可作为下一次发酵用的种子，则需进行处理。回收酵母吸附了较多的苦味物质、单宁、色素等，回收后应通入无菌空气，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）；至发酵后期，外观发酵度达70以上时，封罐，逐渐升压至0.070.08 MPa，减少由于升温所造成的代谢副产物过多的现象，有利于双乙酰的还原，并使二氧化碳逐