第五章 啤酒發(fā)酵 1 啤酒酵母 一、酵母分類及命名 酵母在分類學上屬于真菌門-子囊菌綱-原子囊亞綱-內孢霉目-酵母科-出芽酵母亞科-酵母屬-種：上面酵母上面啤酒、下面酵母下面啤酒。 啤酒專業(yè)刊物：S.cerevisiae 上面酵母 S.carlsbergensis 下面酵母 一般M書刊將S.cerevisiae 稱為啤酒酵母. 命名原則:種名在前,屬名在后.,發(fā)酵,二、啤酒酵母的凝聚性 上面啤酒酵母：發(fā)酵時隨CO2漂浮在液面上，發(fā)酵終了形成酵母泡蓋，長時間放置很少沉淀。發(fā)酵1/3 下面酵母：發(fā)酵過程中酵母分散，發(fā)酵終了酵母凝結成塊，沉于容器底部?？砂l(fā)酵全部棉子糖 鑒別特征 ： 棉子糖 果糖 葡萄糖 半乳糖 蔗糖 蜜二糖 轉化酶 蜜二糖酶 下面酵母按凝聚性分：粉末、凝聚性、絮凝性,凝聚理論：不甚清楚，一般認為與酵母的遺傳基因有關，至于是一個基因控制還是多個基因控制，觀點不一。 一般資料認為凝聚性受基因FLO1和FLO5控制。,三、卡爾酵母的一般特性； 細胞卵圓形、圓形、橢；3.58.0 5.011m 菌落乳白色，邊緣波浪性易挑起； 可發(fā)酵葡、果、蔗、麥、麥芽三糖、半乳糖、棉子糖、密二糖。 不能發(fā)酵異麥芽糖、異麥三糖、麥芽四糖、糊精、淀粉。,四、優(yōu)良酵母的篩選方法： 1、材料：保存的斜面、高泡酒、沉淀酵母泥 2、處理：材料89 P麥汁活化23次25，2d，用0.05%EDTA-Na稀釋至 10-610-7，澆雙重皿各三個。 27C培養(yǎng)23天，取正常菌落。 分離單細胞-多級分離培養(yǎng)-發(fā)酵性能評定-投入生產。,五、啤酒酵母擴大培養(yǎng) 1、出發(fā)菌株：保藏菌株、外購 2、簡易擴培過程： 斜面- 4只810%203d- 4只810%無花183d 1L 810%無花1546d 20L卡氏罐1012%有花麥汁10L/只10121015d200L種子罐1012%100120L/只10121012d-1.01.2m3繁殖槽. 培養(yǎng)成熟后，放走上層嫩酒，留部分酵母泥，加麥汁保持1213，通風20min/12h，發(fā)酵度3035%，60106個/mL降溫至23低溫貯存，以后重復進行。,擴大培養(yǎng),名詞： 發(fā)酵度：發(fā)酵過程中浸出物濃度下降的百分率。 外觀發(fā)酵度：生產現(xiàn)場用糖度表測量發(fā)酵液的濃度計算得到的發(fā)酵度。 真發(fā)酵度：將酒中乙醇蒸發(fā)之后，在用水補充至原體積，然后測其發(fā)酵度。 真發(fā)酵度=外觀發(fā)酵度 0.819 發(fā)酵度極限最大外觀：全部可發(fā)酵性糖都被發(fā)酵完畢測出的外觀發(fā)酵度。 成品酒的發(fā)酵度應接近發(fā)酵度極限。,2 啤酒發(fā)酵機理 一、糖類發(fā)酵 EMP C2H5OH+CO2+能量+4ATP無O2糖發(fā)酵 糖丙酮酸 CO2+H2O+能量+38ATP有O2TCA循環(huán) 巴士德效應：糖經EMP代謝至丙酮酸，在有氧條件下酵母經TCA循環(huán)可獲得更多的生物能，此時，無氧發(fā)酵被抑制，這種氧抑制嫌氧發(fā)酵代謝過程。 糖代謝反應式：100g麥芽糖理論上可產酒精53.8g，實際只有9596%糖轉化為酒精，其余形成高級醇、有機酸、脂類等以及酵母新細胞。 C12H22O11+H2O+4ADP+4Pi-4 C2H5OH+4CO2+4ATP+Q,二、含氮物的變化下降 麥汁接種后，酵母必需吸收麥汁中的含氮物，用于合成酵母蛋白、核酸和其它含氮化合物，形成新酵母細胞。接種1520106個/ml高泡6070106個/mL AA的前驅體a-酮酸受細胞合成的反饋抑制，合成旺盛時， a-酮酸不積累；但中后期，缺乏AA麥汁，酵母合成速度減慢，對a-酮酸的反饋抑制建立不起來，會有較多酮酸進而轉化為高級醇。 啤酒中殘存含N物影響酒的風味。 300mg/L以下淡??；450mg/L以上醇厚。,含氮物,三、啤酒中的風味物質含量少，影響大 1、連二酮類VDK A連二酮和啤酒風味：2.3-戊二酮和丁二酮雙乙酰總稱，在酒中口味相似，但量比為1:36，且口味閥值：雙0.10.2mg/L;戊1.0mg/L,故生產中以雙乙酰作為啤酒是否成熟的限制性指標. GB4927-2001規(guī)定:優(yōu)質啤酒雙乙酰0.10mg/L 雙乙酰是具揮發(fā)性、強烈刺激性的化合物，啤酒中含量0.5mg/l以上時，具有明顯的餿飯味。目前國內外優(yōu)質啤酒一般將雙乙?？刂圃?.05mg/L以下,風味物質,B形成途徑：211頁 異丁醇 纈氨酸 a-酮異戊酸 糖丙酮酸 活性乙醛 a-乙酰乳酸 a-乙酰乳酸 a-ALDC a-乙酰-a-羥基丁酸 乙偶姻 雙乙酰 雙乙酰 異亮氨酸 丁二醇 活cell 無活cell 2,3-戊二酮 丁二醇 殘存啤酒,C影響和消除的方法 減少a-乙酰乳酸的生成： 使用優(yōu)良的菌株; 保存好現(xiàn)有菌種5代內； 提高麥汁中a-氨基氮，纈氨酸高可抑制雙合成。 加速a-乙酰乳酸非酶氧化： a雙氧化還原，慢雙丁二醇酶促反應，快。 提高含氧量，適當通風有利分解。,降低措施, 控制和降低酵母的增殖濃度： 降低酵母增殖: 較低接種溫度89C，較大接種量1520X106個/mL。增殖級數(shù)3 加速雙乙酰還原： 菌株透過能力不同； 加大罐壓。 保持發(fā)酵液中活酵母數(shù)：粉末、通風或倒罐，加高泡酒等。 高溫處理:10C主發(fā)酵,12C還原雙乙酰 CO2洗滌。 減少成品啤酒中溶解氧并加抗氧化劑。,選擇產雙乙酰少大麥原料。 調整好發(fā)酵液的pH值：pH36分解為雙乙酰。 添加商品a-乙酰乳酸脫羧酶。 采用基因工程酵母菌株：利用基因重組在酵母細胞內引進a-乙酰乳酸脫羧酶。日本,2、高級醇 A形成機理： 1907年德國化學家伊里希： 有十幾種AA在酵母轉氨酶作用下將其氨基轉移到a-酮戊二酸上，形成谷氨酸和a-酮酸，a-酮酸經脫羧還原形成比原AA少一個碳原子的高級醇。,B高級醇與啤酒風味 高級醇主要指異丁醇、異戊醇及活性異戊醇， 它是各種酒的香味和風味物質之一，適量可 促進酒類香味,口味豐滿，并促進協(xié)調性。 過量產生異雜味，容易上頭， 啤酒中適宜含量5090mg/L。,高級醇,C降低啤酒中高級醇含量方法：酵母增殖的產物。 1提供合適的麥汁中a-氨基氮; 例:1112P麥汁a-氨基氮控制150180mg/L. 2選擇產生高級醇少的酵母菌株; 3適當提高酵母的接種濃度15X106個/ml; 4降低主酵前期發(fā)酵溫度,控制酵母增殖級數(shù)3 5控制麥汁的含氧水平,防止倒罐時吸入空氣; 6大罐發(fā)酵,及時排出酵母,防止酵母自溶; 7適當控制啤酒發(fā)酵度.,3、揮發(fā)酯： 酯化反應； 酵母生物合成。 4、醛類： 已檢出的達20余種，乙醛由丙酮酸脫羧形成，但啤酒中含量一般很低。,來源,5、酸類： 使口味活潑,爽口;缺乏,口味呆滯,粘稠,不爽口;過量:口感粗糙,不柔和,不協(xié)調,也意謂著污染了產酸細菌. 國標12P淺色啤酒總酸2.6ml1molNaOH/100mL pH5.25.6pH4.24.6。,6、含硫化合物: SO2、H2S、CH3SCH3、CH3S-S-CH3、CH3SH、乙硫醇CH3CH3SH等,含量10-610-9,但有不良氣味,是近代關心的焦點.,3 啤酒發(fā)酵技術 啤酒發(fā)酵工藝技術控制沒有深入到發(fā)酵代謝機制的控制，而是對其發(fā)酵過程中影響因素的控制。 一、啤酒發(fā)酵技術工藝控制 1、酵母菌株選擇： 降糖快，雙還原快，口味風味穩(wěn)定的菌株。,發(fā)酵技術,2、麥汁組成：顏色、口味、組成直接影響酒質量。 麥汁濃度：1015%正常發(fā)酵； 溶氧水平：影響增殖，在39mg/L內增殖濃度相差50%； 不飽和脂肪酸：0.510.0mg/L會促進酵母增殖。 3、接種量： 一般泥狀酵母占麥汁體積0.41.0kg/hl，接種后細胞數(shù)：153X106個/mL。,4、發(fā)酵工藝條件控制： 低溫發(fā)酵: 6.07.579 A依發(fā)酵溫度分 中溫發(fā)酵: 891012, 高溫發(fā)酵: 9101315 工廠多采用中溫發(fā)酵,時間短,酵母死亡率低,使用代數(shù)一般控制5代以內.,B罐壓、CO2對發(fā)酵影響： CO2抑制酵母增殖，對發(fā)酵速率略有影響，能明顯抑制乙酸乙酯、異戊醇生成，有利于酒的風味，加壓發(fā)酵的理論根據(jù)。 控制0.010.02MPa.但酵母死亡快，使用代數(shù)少。,C酵母排放與貯酒： 啤酒成熟即可降溫0.3C /h至5C停留1天排酵母,然后再用11.5天時間降至0-1C貯酒718天過濾.,4 啤酒大型發(fā)酵罐發(fā)酵 一、圓筒錐底發(fā)酵罐C.C.T發(fā)酵罐 單罐法：發(fā)酵、貯酒在一個罐中進行。 1、分類 兩罐法：酵母增殖發(fā)酵貯酒在不同罐中 兩罐法 增殖主酵在發(fā)酵罐，后酵、貯酒在貯酒罐 增殖、主后酵在發(fā)酵罐，貯酒另一罐,CCT罐發(fā)酵,2、設備結構： 圓筒體，碟形或橢圓形封頭，錐底角7375度；徑高比1：56; 圓筒及錐底部分外部設34段冷卻夾套； 不銹鋼、碳鋼用T-541防腐； 設絕熱層：聚酰氨樹脂易燃、現(xiàn)場發(fā)泡 、苯乙烯泡沫塑料,3、優(yōu)缺點： 周期短；投資費用低；勞動強度低，易自控；發(fā)酵周期短。 酒液澄清度差，難過濾，使用代數(shù)低。,二、露天罐發(fā)酵工藝 1、進罐方式：繁殖槽法；直接法。 2、接種量和接種溫度：1218h滿罐 一般直接法泥狀酵母0.60.8%，接種后cell數(shù)153X106個/ml，接種溫度低于主酵23C。,3、主酵溫度： 低溫發(fā)酵： 11C，一罐法20天，酒醇厚 中溫發(fā)酵：1112C，淡爽啤酒， 1618d。 主酵：即降糖速度快，12P-3.43.6P,4、VDK還原：低于主酵23C；與主酵同；高于主酵24C，還原時間短，24天。 5、冷卻、降溫 VDK還原終點應根據(jù)成品酒的要求定，優(yōu)質酒VDK控制較低例：0.05ppm，再降溫排酵母 12C-5C， 1.52天; 5-0-1C, 1天.,6、罐壓控制： 主酵無壓或微壓：0.010.02MPa 封罐后一般控制0.070.1MPa.,7、酵母排放收集：大罐排至收集罐，需3只，前2只容積為發(fā)酵罐的5%，另一只占8%，收廢酵母。 8、貯酒：一罐法釀制淡爽啤酒，周期短口味新鮮，一般36C排酵母，0-1C貯710天；,5 高濃釀造法 高濃釀造法是指采用較高的濃度進行糖化或發(fā)酵，以后加水稀釋成所要求成品濃度的啤酒生產方法。 麥汁稀釋 稀釋方法： 前稀釋后酵時稀釋、 后稀釋。 稀釋水：O2:0.30.5ppm;CO24g/kg;pH4.14.6;24C.,高濃釀造法,優(yōu)點： 糖化或發(fā)酵及貯酒設備利用率提高，省投資； 熱能、冷能用量顯著下降，運轉費用低； 啤酒非生物穩(wěn)定性提高； 香味穩(wěn)定性提高，淡爽風格更突出。 缺點：原料、酒花利用率下降， 不宜做醇厚性啤酒,第六章 成品啤酒 1 啤酒的過濾與分離 棉餅過濾法、硅藻土、離心、板式、微空薄膜 一、硅藻土過濾法 硅藻土：較純凈SiO2，密度100250kg/m3，表面積12萬m2/kg，能除0.11.0m粒子，性能穩(wěn)定。 1、板框式硅藻土過濾機： 2、葉片式：立式葉片、水平葉片,成品啤酒,3、柱式：過濾元件似蠟燭，每柱中心為一根Y形棒，上裝環(huán)行盤，酒液從環(huán)行盤間透過，沿中心孔間的狹縫和凹形槽流至清酒室。,二、板式過濾機精濾機 濾板用木材纖維、棉纖維加石棉或硅藻土壓制而成。壓濾機由濾板及槽溝板交替排列而成，無濾框。,三、微孔薄膜過濾機純生啤酒 利用醋酸纖維、尼龍、聚四氟乙烯等材料制成微孔薄膜130150nm，孔徑0.0514.0nm，開孔率80%，該膜應耐濃酸、耐濃堿、耐125200C高溫。 啤酒用孔徑1.2nm膜，能力2022X103L/h，壽命56X105L，若配備無菌罐裝可生產純生無菌啤酒。,四、離心分離： 傾析式回收麥汁、盤式除渣冷凝物、密封除渣式啤酒、冷卻麥汁,2 包裝和滅菌 啤酒生產的最后一道工序，對啤酒外觀質量和內在質量均有密切關系，工藝要求為： 嚴格無菌，符合衛(wèi)生標準；盡量減少CO2損失；避免與空氣接觸。 主要設備：洗瓶機、酒機（壓蓋機）、殺菌機、貼標機、裝箱機。,丙酮酸與TPP結合形成活性丙酮酸脫羧形成活性乙醛，還原生成乙醇，而活性丙酮酸再與丙酮酸縮合則形成a-乙酰乳酸，脫羧形成丁二酮即雙乙酰。,丙酮酸,表3淡色啤酒理化要求GB4927-2008 項目 優(yōu)級 一級 酒精度 酸度 a/%vol大于等于14.1P 5.2 12.1P14.0P 4.5 11.1P12.0P 4.1 10.1P11.0P 3.7 8.1P10.0P 3.3 小于等于8.0P 2.5 原麥汁濃度b/P X 總酸/(mL/100mL)大于等于14.1P 3.0 10.1P14.0P 2.6 小于等于10.0P 2.2 二氧化碳c/%（質量分數(shù)）0.350.65 雙乙酰/(mg/L)0.10 0.15,X-0.3,蔗糖轉化酶活性 呈陽性(純生啤酒、鮮啤酒) A酒精度：不包括低醇啤酒、無醇啤酒。 B麥芽汁濃度：“X”為標簽上標注的原麥汁濃度，10.0P允許的負偏差為“-0.3”；10.0P允許的負偏差為“-0.2”。 C桶裝(鮮、生、熟)啤酒二氧化碳不得小于0.25%(質量分數(shù))。,