页数：16页文件大小：93.5 KB来源： 发酵工艺学ppt课件
本课件覆盖啤酒酿造的中后段工艺：粉碎与糖化原理、外加酶制剂、麦芽醪过滤、麦汁煮沸与酒花添加、凝固物分离与充氧，进而讲解啤酒酵母凝聚性与菌株评估、发酵机理、大罐发酵，以及成品啤酒过滤与包装灭菌。
第一节 麦芽与谷物辅料的粉碎：目的在于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。
| 方法 | 特点 |
|---|---|
| 干法粉碎 | 近代都采用辊式粉碎机 |
| 回潮粉碎 | 麦芽在很短时间内通入蒸汽或热水，使麦壳增湿而胚乳水分保持不变，麦壳有一定柔性，粉碎时容易保持完整，有利于过滤 |
| 湿法粉碎 | 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 |
第三节 糖化原理
影响淀粉水解的因素：
注：原文写作“糖化醪温度一般以20%-40%为宜”，单位与数值区间不符，据上下文应为糖化醪浓度，本页按浓度理解。
糖化过程中蛋白质的水解：麦芽的蛋白质水解情况对麦汁组分具有决定性意义。麦汁中氨基酸过多会影响酵母的增殖和发酵，过少则酵母增殖困难、发酵困难；定型麦汁中高分子可溶性氮应不超过总氮的15%；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分解的深度和广度远不如制麦芽时深刻。
糖化过程的其他变化：糖化过程中需促进β—葡聚糖的分解；麦芽谷皮成分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。
| 方法 | 特点与适用 |
|---|---|
| 三次煮出糖化法 | 适合于各种质量的麦芽 |
| 二次煮出糖化法 | 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 |
| 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 |
| 复式一次煮出糖化法 | 适合于各类原料酿造浅色麦汁 |
| 复式浸出糖化法 | 常用于酿制淡爽型啤酒 |
| 麦芽皮壳分离、分级糖化法 | 应采用回潮五辊、六辊并带有分级筛的特殊粉碎机 |
复式糖化法中，辅料的糊化与液化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。
五、外加酶制剂糖化法：为实现高比例辅料酿造啤酒开辟了途径。应用α—淀粉酶促进辅料的糊化，国产耐高温α—淀粉酶已有生产，一般用量为0.4—0.6 L/t。
| 设备 | 特点 |
|---|---|
| 圆筒形糊化—糖化锅 | 近代为便于工艺调整，把糊化锅和糖化锅设计制造成相同规格和结构 |
| 矩形锅 | 较少采用 |
| 过滤槽 | 最古老也是至今采用最普遍的方法；由不锈钢制成的圆桶形体，配有弧球形或锥形顶盖，槽底大多是平底 |
| 板框式压滤机 | 由容纳糖化醪的框、分离麦汁的滤布及收集麦汁的滤板各若干组组成过滤元件，再配以顶板、支架、压紧螺杆或液压系统 |
国内某些麦汁制造设备的规范：我国生产麦汁制造设备已经规模化，大多数是四器组合。
第六节 麦汁的煮沸和酒花的添加：煮沸的目的包括蒸发水分浓缩麦汁达到规定浓度；钝化酶及杀菌以保证麦汁组分一致；蛋白质变性和絮凝避免啤酒浑浊；浸出酒花有效成分；排除麦汁中特异的臭味。
| 项目 | 特点 |
|---|---|
| 外形 | 较普遍的是圆筒球底，球形或锥形盖 |
| 材料 | 近代普遍采用不锈钢板 |
| 加热方式 | 近代绝大多数采用间接加热 |
| 蒸发方式 | 普遍欢迎低压煮沸 |
| 工艺制约 | 若煮沸时间、蒸发强度与热麦汁浓度一定，麦汁洗糟就受麦汁浓度制约 |
酒花的添加：传统啤酒酿造中多采用分次添加酒花在煮沸麦汁中，目的是萃取不同量的酒花组分。多酚物质易溶于水，在热麦汁中溶解十分迅速；酒花精油是啤酒重要的香气物质；苦味物质在麦汁煮沸中变化十分复杂。添加量因酒花质量、消费者嗜好习惯、啤酒的品种浓度等的不同而不同。
麦汁煮沸中蛋白质的变性絮凝条件：麦汁温度和加热时间（温度越高变性越充分）；麦汁煮沸pH（取决于煮沸前混合麦汁的pH）；沸腾状态（取决于传热量和锅的流型）；单宁和Ca²⁺、Mg²⁺的促进作用。
麦汁煮沸中的其他变化：还原物质的生成（还原糖及其生成物、类黑精为一类，麦芽与酒花的多酚、苦味物质为另一类）；麦汁色泽的增加；来自麦芽和辅料中的易挥发物、二甲硫等硫化物、糖褐变形成的丙醛等气味物质随二次蒸汽蒸发，改善了麦汁的气味。
由煮沸锅放出的定型热麦汁，在进入发酵前还需要进行一系列处理，包括酒花糟分离、热凝固物分离、冷凝固物分离、冷却、充氧等，才能制成发酵麦汁。我国广泛采用罐底带篦子的酒花分离器。
| 方法 | 要点 |
|---|---|
| 回旋沉淀槽法 | 热凝固物一般采用回旋沉淀槽法分离；回旋沉淀槽可装置在糖化室的煮沸锅旁，尽可能缩短输送管长度，输送泵采用低速涡轮泵 |
| 酵母繁殖槽法 | 由浮球出液法泵出上层澄清麦汁，或用位差法在底部小心排出澄清麦汁 |
| 冷静置沉降法 | 与繁殖槽法一样利用冷凝固物颗粒自然沉降 |
| 硅藻土过滤法 | 麦汁过滤常采用硅藻土过滤机 |
| 麦汁离心分离法 | 啤酒厂广泛采用盘式离心分离机 |
| 浮选法 | 关键在于混合的空气形成泡沫的细密度 |
当大麦有较高的β—球蛋白、麦芽溶解不足，又需创造高非生物稳定性的啤酒时，冷凝固物分离法的采用是有意义的。
麦汁的充氧：热麦汁在高温下接触氧，氧很少以溶解形式存在，而是和麦汁中糖类、蛋白质、酒花树脂、多酚等发生氧化反应；麦汁冷却至发酵接种温度后接触氧，反应微弱，氧呈溶解态，是酵母前期发酵繁殖必需的。冷麦汁通风一般采用无油、无菌的压缩空气。
麦汁收率和麦汁质量：常采用浸出物收得率和原料利用率考察糖化车间的量的关系；最终麦汁指加酒花煮沸、麦汁定型并分离凝固物后的麦汁。
第五章 啤酒发酵 第一节 啤酒酵母：能使含糖液体自然发酵生成二氧化碳和酒精的微生物统称为“酵母”。用于酿造的主要有两个种：啤酒酵母能发酵葡萄糖、麦芽糖、蔗糖；葡萄汁酵母能全部发酵棉子糖。各啤酒厂选育了自己独特的菌株，如青岛卡尔酵母，因此形成了酿造技术和啤酒风味的多样化。
酵母是单细胞真核生物，外层由厚的细胞壁和细胞膜所包裹，细胞质内有许多细胞器，还存在作为能源的糖原、脂质等颗粒贮藏物质。
啤酒酵母的生活史：卡尔酵母在液体麦汁中繁殖，出芽形成子细胞，到母细胞1/2~2/3大小时子细胞自动脱离母细胞，这两个细胞再独立出芽，所以培养液中只能看到单个细胞或有一个芽细胞。啤酒酵母在液体麦汁中出芽繁殖时在长轴一端，但经常和长轴垂直；子细胞长大后不立即脱离母细胞，子细胞再出芽，形成芽簇或3~6个细胞成串相联。
| 类型 | 表现 |
|---|---|
| 粉末型（非凝聚性） | 整个发酵阶段完全分散在发酵液内，发酵结束时器底只有少量松散沉淀酵母，大量酵母悬浮于液体中；轻震器皿沉淀酵母立刻浮起，再形成沉淀需很长时间 |
| 凝聚性 | 发酵初期分散，达到某发酵度后细胞密度突然降低，器底逐渐沉结酵母凝块；发酵结束时发酵液中细胞密度很低，强烈振动打散凝块后静置短时间又立即形成凝块 |
| 絮凝性 | 发酵减弱后开始形成并不紧密的絮状沉淀，结束时器底形成较多沉淀，经震荡较快分散，静置一段时间又能重新沉降；是目前快速发酵制造清爽型啤酒常采用的酵母 |
卡尔酵母的一般特性：形状为圆形、卵圆形、椭圆形；细胞大小如8.5×6.5 μm；呼吸缺陷型突变株应＜5%；凝聚性可分为强凝聚性、中等凝聚性、弱凝聚性和粉末性。碳水化合物方面可同化葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖等，不同化异麦芽糖、糊精、淀粉等。
啤酒优良酵母的筛选是啤酒工厂十分重要的经常性工作。一些工厂不注意分离筛选或没有正确的评估体系，造成生产菌种退化，表现为起酵迟缓、发酵力衰退、发酵不彻底、发酵度明显降低、酵母凝聚性变差、过滤困难、啤酒风味改变等。
| 项目 | 要求 |
|---|---|
| 形态学 | 细胞应为圆形、卵形和椭圆形；细胞大小分大型细胞与中小型细胞两类 |
| 繁殖速度 | 近代啤酒生产酵母使用代数低，一般＜5代；发酵速度是发酵液中细胞浓度的函数 |
| 发酵力 | 包括起酵速度、发酵最高降糖能力、啤酒发酵度、酵母对麦汁的极限发酵度 |
| 凝聚性和沉淀能力 | 我国传统啤酒生产常用凝聚性菌株，发酵后便于收集酵母，啤酒过滤快 |
| 双乙酰峰值和还原速度 | 世界各国优秀浅色啤酒的双乙酰含量均在0.03—0.06 g/L |
| 挥发性风味物质 | 会明显影响啤酒风味 |
| 对压力的耐受性 | 近代大罐发酵罐高常达10—20 m，液柱压力和CO₂浓度对酵母生长繁殖和代谢产物形成都可能产生影响 |
| 稳定性 | 若6代以内发酵度明显降低、双乙酰含量升高，此酵母不稳定、易退化 |
| 风味品尝与泡沫特性 | 在30 L以下规模很难作出有否决权的判别，泡沫特性只能在相当规模的生产性实验中才较有意义 |
酿造啤酒特性的分析手段：残糖分析用高压液相色谱或纸上层析法，主要比较残糖中麦芽三糖的量以反映发酵深度；常规分析比较酒精和发酵度、总酸和pH、苦味值和色度、α-氨基酸和总氮、连二酮含量；风味物质测定包括醛类、高级醇类、挥发酯类；泡沫特性比较起泡性、是否喷涌、泡沫颜色、细密度、持久性与粘着力。
| 级别 | 内容 |
|---|---|
| 底物与处理 | 分离筛选底物一般用保存菌株；单细胞分离时将供试菌接一环于10 °P麦汁中，于25℃下培养2—3 d使之活化，并用血球计计数精确测定细胞浓度 |
| 第一级筛 | 菌株形态和大小测量 |
| 第二级筛 | 低温发酵能力的测定 |
| 第三级筛 | 凝聚性测定 |
| 第四级筛 | EBC管发酵性能测定 |
啤酒酵母扩大培养的关键：
注：原文杀菌压力记作“0.08—0.01 Mpa”，数值区间前后倒置，按常见工艺理解为 0.08—0.1 MPa，原文其余条件未作改动。
啤酒是依赖于纯种啤酒酵母对麦汁某些组分进行一系列的代谢过程，产生酒精等各种风味物质，构成有独特风味的饮料酒。
影响啤酒质量的主要因素：麦汁组成分；啤酒酵母的品种和菌株特性；投入发酵的酵母数量和质量状态以及整个发酵中酵母细胞的生活状况；发酵容器的几何形状、尺寸和材料（影响发酵流态、酵母分布与CO₂排出）；发酵工艺条件（pH、温度、溶氧水平、发酵时间等）。
| 类别 | 作用与特点 |
|---|---|
| 高级醇 | 酒类中最主要的风味物质之一 |
| 挥发酯 | 啤酒香味的主要来源之一，啤酒中应含有适量挥发酯才能使香味丰满协调 |
| 醛类 | 对啤酒风味影响较大的是乙醛和糠醛 |
| 酸类 | 麦芽、麦汁和啤酒中含有各种有机酸，普通生产和研究中只测定滴定总酸 |
| 连二酮类（VDK） | 挥发性、有强烈刺激性的化合物，是多种香味物质的前驱物质，也是黄油、奶酪等乳制品和白酒等蒸馏酒的重要香味物质 |
| 含硫化合物 | 因特殊气味影响啤酒风味，是近代关心的焦点 |
古代啤酒的发酵均是自然发酵，19世纪生物科学发展后认识到发酵由酵母引起，当时均采用上面发酵法；19世纪中叶德国首先研究出下面发酵法。至今发酵工艺多数停留在外界影响因素的选择性控制，尚未深入到发酵代谢控制。
啤酒发酵工艺技术控制：
| 方法 | 要点 |
|---|---|
| 干道和湿道添加法 | 当今传统式发酵酵母均采用干道添加法 |
| 倍量添加法 | 成倍增加酵母添加量 |
| 分割法 | 当接种酵母泥不够生产使用时采用，可分割1—3次 |
| 递加法 | 若首次培养酵母不够一池的接种量，可逐步递加麦汁，每次递加间隔6—10 h |
传统啤酒的主发酵：酵母接种量比较小，接种后细胞浓度常控制在（5—12）×10⁶个/ml；前发酵室温一般比接种温度略高，无菌要求比主发酵室更严格，发酵池内不设冷却排管。主发酵前期酵母吸收麦汁中氨基酸和营养物质，利用糖类发酵释放自由能合成酵母细胞。下酒时保留足够又不过剩的发酵糖，一般保留在后发酵中增加10%发酵度的糖量；传统下面啤酒酵母可在2℃以上发酵。
主发酵沉淀酵母收集和饲养：饲养时间过长会减少酵母肝糖使酵母衰老，应尽可能缩短酵母在水中的饲养时间。回收酵母泥做种酵母的条件包括镜检细胞大小正常、肝糖染色有肝糖细胞应大于70%—75%、用0.1%美兰染色3 min测定死亡率、1000个酵母细胞周围含杆菌应≤1个，以及无异常酸味和酵母自溶味。
主发酵池和发酵设备：主发酵池大多为方形，容积为10~100 m³，现在开始推广使用漆料；传统发酵池均装有浸沉式冷却蛇管。主酵室应有良好隔水绝热层围护厂房、良好调温设备使主发酵维持在6~8℃，并必须有通风换气设备。
后酵和贮酒的目的：糖类继续发酵、促进啤酒风味成熟、增加CO₂的溶解、促进啤酒的澄清。
第五节 啤酒大型发酵罐发酵：现在我国几乎均采用圆筒体锥底发酵罐发酵。
| 项目 | 要点 |
|---|---|
| 发酵方法 | 单罐发酵：前发酵、主发酵、后发酵、贮酒全部在一个罐完成；两罐发酵 |
| 外型与材料 | 外筒体蝶形或拱形盖、锥形体底；均采用碳钢加涂料或不锈钢两种材料 |
| 冷却夹套 | 国内大多用低温低压液态冷媒，在半圆管、弧形管夹套或米勒板式夹套内流动换热 |
| 隔热层与附件 | 绝热层材料应导热系数低、体积质量低、吸水少、不易燃；主要附件有温度传感器、取样阀等 |
| 优点 | 加速发酵（麦汁和酵母对流获得强化）、厂房投资节省、冷耗节省（传热系数高）、清洗和消毒实现自动程序化 |
锥底发酵罐发酵工艺：进罐多采用直接进罐法；接种量大多采用较高接种量，接种温度一般低于主发酵温度2~3℃；主发酵温度大多采用低温（9~10℃）发酵和中温（11~12℃）发酵；大罐发酵中后发酵一般称作“VDK还原”阶段；冷却降温依赖C.C.T冷却夹管；罐压控制在主发酵阶段采用微压，后期才封罐逐步升高，还原阶段升至最高值并一直保持到啤酒成熟；发酵度达到凝聚点时酵母逐步凝聚沉淀于器底且沉淀紧密。单酿罐发酵贮酒一般适宜制造淡爽型啤酒。
第五章 成品啤酒 第一节 啤酒的稳定性：随着玻璃工业的发展、啤酒工业的大型化以及消费水平提高，啤酒的稳定性越来越受重视。
| 类型 | 定义与判据 |
|---|---|
| 外观稳定性 | 啤酒丧失原有的澄清透明，变成失光、浑浊及有沉淀，称外观稳定性的破坏 |
| 生物稳定性 | 成品啤酒中微生物繁殖到10⁴~10⁵个/ml以上时口味恶化、浑浊沉淀；除菌方法有低热消毒法和过滤除菌法 |
| 非生物稳定性 | 啤酒并非真溶液而是胶体溶液，含大分子颗粒物质，保存时胶体稳定性破坏形成浑浊乃至沉淀 |
| 风味稳定性 | 风味稳定期指啤酒能保持新鲜、完美、纯正、柔和风味而没有因氧化出现老化味的时间，通常远短于6~12个月的理化稳定期 |
啤酒生产者在生产啤酒时，都把主要精力放在减少成品啤酒中这些不稳定的大分子物质上，使啤酒在保质期内始终是稳定的；同时这些不稳定的大分子物质也是口味物质，非生物稳定性长的啤酒并不一定口味最好。
浑浊啤酒的系统判别法：取一至数瓶浑浊啤酒，用精密滤纸过滤或离心机（6000 r/min）离心20 min，可分为过滤或离心能除去浑浊沉淀、以及不能消除浑浊沉淀两大类。啤酒主要浑浊物质为蛋白质和高肽、多酚、糊精、铁离子等，氧是浑浊的催化物质。
啤酒老化的基本机理：从制麦到发酵过程形成大量的风味老化物质前体，以及一些本身无风味活性但可通过氧化还原作用和催化活性影响风味老化的物质。啤酒老化实际上在原料、制麦、糖化、发酵、包装过程已经开始，成品酒贮存过程是前体进一步变化使风味恶化。氧参与啤酒的老化，是啤酒稳定性和风味破坏的头号敌人。
第二节 啤酒的过滤和分离：经过后发酵的成熟酒，大部分蛋白质颗粒和酵母已经沉淀，少量悬浮于酒中须滤除方能包装。分离要求是产量大、质量高（透明度高）、CO₂损失小、不易污染、不影响风味、啤酒不吸收氧。
| 机制 | 说明 |
|---|---|
| 阻挡作用 | 筛分作用或表面过滤 |
| 深度效应 | 机械网罗作用 |
| 静电吸附作用 | 依靠电荷作用吸附颗粒 |
| 方法 | 特点 |
|---|---|
| 棉饼过滤法 | 棉饼由精制木浆添加1%~5%石棉组成，19世纪末用于酿造业；石棉须经煅烧和化学处理，除阻挡作用和深度效应外还有吸附作用；因缺点较多，30年代后逐渐被硅藻土法取代；操作要点为洗棉、压棉、过滤 |
| 硅藻土过滤法 | 可不断添加助滤剂使过滤性能更新补充，过滤能力强，可过滤很浑浊的酒，省气省水省工，酒损失低；分为板框式、叶片式、柱式三种类型 |
| 板式过滤机 | 由精制木材纤维和棉纤维掺和石棉或硅藻土等吸附剂压制成滤板作过滤介质，是棉饼过滤机的发展，有相当强度的耐用性 |
| 微孔薄膜过滤法 | 微孔薄膜用生物和化学稳定性很强的合成纤维和塑料制成；可直接滤出无菌鲜酒，有利于泡沫稳定性，无过滤介质污染，产品损失率减少 |
| 离心机分离法 | 酒损失率降至最低，风味物质无损失；缺点是分离的啤酒有明显的冷浑浊敏感性，效率主要取决于贮酒罐酒的透明度 |
第三节 啤酒的包装和灭菌：过滤完毕的啤酒在清酒罐低温存放准备包装，通常同一批酒应在24 h内包装完毕。包装容器可分为瓶装、罐装和桶装：瓶装产品比重最大；桶装较古老，目前世界很流行，主要是鲜啤酒；罐装容器成本高，但节省运费、省去贴标签、降低灭菌蒸汽量、便于旅游携带。
空瓶的洗涤：新旧瓶均需洗涤，回收瓶还须经挑选，回收瓶一般不装出口酒或优质酒。洗涤剂要求无毒性，排污水必须经严格处理。
装瓶：装酒必须做到严格无菌，尽量减少酒损失，防止CO₂泄露，尽量避免酒液与空气接触，防止酒液吸收氧气。当前装酒机都用无菌空气或CO₂气体背压。
| 类型 | 优点 | 缺点 |
|---|---|---|
| 单室备排风管装酒机（短管式） | 酒损失小，管子上下移动距离小，机件磨损小 | 由于排气和充CO₂从而延长了罐瓶时间 |
| 三室长管式装酒机 | 装酒效率高 | 对瓶子口径大小要求严格，不合格者易造成管子入瓶故障，甚至出现管子弯曲 |
装酒机的选择应根据国情和本厂经验及技术水平而定，必须保证清酒罐和装酒机的贮酒槽压力相对平稳。
酒瓶压盖：压盖机通常与装酒机组合成一体，也可分割开。注满酒液后向酒液面喷射微细无菌水流，使啤酒产生泡沫挤出瓶顶空气，当泡沫正好上升至瓶口外沿形成纽扣状隆起泡盖时紧接着压盖。瓶盖垫片多用聚氯乙烯（PVC）；为方便消费者还有一种螺旋瓶盖，采用“浅多头启动螺纹”，启开和重新拧紧都很方便。
灭菌：灭菌用水应尽可能用低硬度水，以防钙镁盐沉淀喷嘴；为防止破瓶中的酒液降低杀菌水的pH以致腐蚀瓶盖，可在水中加适量碱液使pH保持8.0。灭菌后的啤酒接着贴标、验酒、装箱。
罐装啤酒的技术衍变：大约于1930年美国出现了罐装啤酒，当时用马口铁制罐；1958年后美国生产铝合金三片罐，1963年又试制成功铝合金两片罐。罐装啤酒最大特点是罐体自重轻，另一特点是开启方便。
罐装啤酒的工艺：
| 优点 | 缺点 |
|---|---|
| 罐体轻、小，便于携带；不必回收空罐；灭菌时间短 | 空罐只能用一次，增加了包装成本；罐酒损失大；包装后的检测较复杂 |
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