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1、6.7 啤酒发酵,概述,一、啤酒及其种类1.定义 由大麦和酒花制成的含有CO2的酒精饮料。,上面发酵啤酒2.种类 按生产方法和酵母种类分 下面发酵啤酒,营养啤酒(麦汁浓度2.55)按啤酒的原麦 佐餐啤酒(麦汁浓度49)汁浓度分 贮藏啤酒(麦汁浓度1014)高浓度啤酒(麦汁浓度1322),浅色啤酒 按啤酒的色泽分 浓色啤酒 黑色啤酒,鲜啤酒按啤酒是否杀菌分 熟啤酒 纯生啤酒按包装容器分、按销售渠道分,啤酒酿造原料,一、大麦（barley）1.大麦的形态 大麦由胚、胚乳和皮层构成。胚是大麦的重要组成部分，根、茎、叶就由 此生长。胚一旦死亡，大麦就失去发芽力。,胚乳 是胚的营养仓库，由贮藏淀粉的细胞
2、层和贮藏脂肪的 细胞层构成。皮层 内含有桂酸、单宁苦味物质等，对酿造有害，但皮壳在 糖化醪过滤时可作为过滤层而被利用。,2.大麦的种类 根据大麦在穗轴上的排列方式不同，可将大麦分为二棱大麦、四棱大麦和六棱大麦。酿造啤酒通常用二棱大麦。,三种大麦的籽粒区别,大 麦,二、啤酒花（hops）啤酒花简称酒花，又称蛇麻花、忽布花。蛇麻为大麻科葎草属多年生蔓性草本植物，系雌雄异株，用于啤酒酿造者为成熟雌花。,酒花成分：酒花树脂（1020）、酒花油（0.52）、多酚物质（25）、单糖、蛋白质、果胶、脂和蜡等。其中，前三者是对酿酒有用的成分，酒花树脂能赋予啤酒特有的苦味和防腐能力，酒花油能赋予啤酒香味，多酚物
3、质则具有澄清麦汁和赋予啤酒醇厚酒体的作用。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。,在啤酒酿造中，酒花具有不可替代的作用，体现在如下几个方面：,1、使啤酒具有清爽的芳香气、苦味和防腐力。酒花的芳香与麦芽的清香赋予啤酒含蓄的风味。由于酒花具有天然的防腐力，故啤酒无需添加防腐剂，也能增加生物稳定性。2、能提高啤酒泡沫起泡性和泡持性。啤酒泡沫是酒花中的异葎草酮和来自麦芽的起泡蛋白的复合体。优良的酒花和麦芽，能酿造出洁白、细腻、丰富且挂杯持久的啤酒泡沫。3、有利于麦汁的澄清。在麦汁煮沸过程中，由于酒花的添加，可加速麦汁中高分子蛋白的絮凝，从而起
4、到澄清麦汁的作用，酿造出清纯的啤酒。,苞叶,蛇麻腺,花芽痕,酒花制品的分类,1.压缩啤酒花：将采摘的新鲜酒花球果经烘烤、回潮，垫以包装材料，打包成型制得的产品。2.颗粒啤酒花（按加工方法分为45型和90型）：90型颗粒啤酒花是压缩啤酒花或颗粒啤酒花经二氧化碳萃取酒花中有效成分后制得的浸膏产品。45型颗粒啤酒花是压缩啤酒花经粉碎、深冷、筛分、混合、压粒、包装后制得的直径为28mm，长约15mm的短棒状颗粒产品。颗粒酒花是世界上使用最广泛的酒花形式。,3酒花浸膏：压缩啤酒花或颗粒啤酒花经有机溶剂或二氧化碳萃取酒花的有效物质，制成浓缩510倍有效物质的浸膏，在煮沸或发酵贮酒中使用。,三、水啤酒酿造用
5、水主要包括加工用水、洗涤及冷却用水。加工用水中投料水、洗糟水、啤酒稀释用水直接参于啤酒酿造，是啤酒的重要原料之一，关系到啤酒的风味、质量以及消费者的健康，在习惯上称为酿造用水。,啤酒酿造用水的性质，主要取决于水中溶解盐类的种类和含量、水的生物学纯净度及气味。它们将对啤酒酿造全过程产生很大的影响，如糖化时水解酶的活性和稳定性、酶促反应的速度、麦芽和酒花在不同含盐水中溶解度的差别、盐和单宁蛋白质的絮凝沉淀、酵母的痕量生长营养和毒物、发酵风味物质的形成等，最终还将影响到啤酒的风味和稳定性。,四、啤酒酵母 1.啤酒酵母的种类下面啤酒酵母发酵终了时，酵母很快凝结成块并沉积到发酵容器底部。细胞多呈卵圆形，
6、胞内含有转化酶和蜜二糖酶，能完全发酵棉子糖。上面啤酒酵母发酵终了时，酵母很少下沉到发酵容器底部。细胞多呈圆形，胞内只含有转化酶，只能完全1/3发酵棉子糖。,啤酒酿造辅料,在啤酒麦汁制造的原料中，除了主要原料大麦麦芽以外，还有特种麦芽、小麦麦芽及辅助原料。辅助原料的选择可根据各地区的资源和价格，选用富含淀粉的谷类作物（如大麦、小麦、玉米、大米、高粱等）、糖类或糖浆等，但必须不含导致啤酒酿造过程困难的物质。,而辅助原料的使用和配比也要根据不同国家的习惯和所酿造啤酒的种类、级别等因素来确定。如德国、挪威、希腊三个国家在酿造啤酒时不允许使用辅助原料；对于酿造著名的、高质量的啤酒必须保证其原料的原辅料品
7、种和配比，以避免影响啤酒特性；一般啤酒的酿造过程中，辅助原料的量控制在1050之间；最后，添加的辅助原料在制麦汁的时应产生正常的发酵产物，所制啤酒能适应广大消费的需求。,一、使用辅助原料的作用 1降低啤酒生产成本麦芽的价格远高于不发芽的大麦、小麦、玉米、大米等谷物的价格。在麦汁制造中采用适当比例的辅料，能提高麦汁的收得率，降低每吨啤酒的粮食单耗，比起因添加辅料而额外增加的成本（如辅料加工设备、热能消耗、添加酶制剂等费用）来说，其总成本是降低的。,2降低麦汁总氮，提高啤酒稳定性 大多数辅料(小麦、大米、玉米、糖和糖制品)含可溶性氮和多酚类化合物很少。因此，可降低麦汁中蛋白质和多酚的含量，从而降低
8、啤酒色度，改善啤酒的风味和提高啤酒的非生物稳定性。,3调整麦汁组分，提高啤酒某些特性使用部分辅助原料（小麦、大米等），可增加啤酒中糖蛋白的含量，可提高啤酒泡持性。使用蔗糖和糖浆作辅料，可调节麦汁中可发酵性糖的比例，提高啤酒的发酵度，使酿制啤酒的色泽浅淡、口味爽快。,麦芽制备,一、浸麦1.浸麦的目的使大麦吸收充足的水分，利于发芽；洗去大麦表面的尘埃、泥土和微生物。2.浸麦方法及操作要点有湿浸法、间歇浸麦法和喷雾浸麦法。湿浸法几乎被淘汰。间歇浸麦法又叫断水浸麦法，即先将大麦上水浸泡一段时间，然后把水放掉，进行空气休止，并通风排CO2，一段时间后再放进新鲜水浸泡，如此反复，直至达到所要求的浸麦度。,
9、常用的有浸2h断6h、浸4断4、浸4断6等。整个浸麦时间约4072h。喷雾浸麦法的特点耗水量较少，供氧充足，发芽速度快。浸麦水温一般不超过20。设备：浸麦槽 3.浸麦度 大麦浸渍后所含水分的百分率，一般为4348,二、发芽 1.发芽技术条件发芽温度：浅色麦芽控制在1216，浓色麦芽控制在1822。空气相对湿度：大于95。发芽时间：浅色麦芽控制为6d，浓色麦芽为8d。,2.发芽方法分为地板式发芽和通风式发芽，地板式发芽是传统发芽方法，现已逐步被通风式发芽所取代。目前，使用较普遍的是萨拉丁（Saladin）发芽箱，见下图。,1.排风 2.翻麦机 3.螺旋翼 4.喷雾室 5.进风 6.风机7.喷嘴
10、8.筛板 9.风道 10.麦层 11.走道,具体操作：入箱 将浸渍完毕的大麦带水送入发芽箱，铺平后开动翻麦机以排出麦层中的水分。麦层的高度以0.51.0m为宜。过高，阻力大，通风不均匀，麦层温差大；过低，空气利用不经济，麦层易干燥。,通风与翻拌 目的是控制发芽的温、湿度，并提供发芽所需的氧气。发芽温度控制在1317，一般前期较低些，中期较高，后期又降低。入箱后，每隔6h，通入1314的干空气一次，去除多余水分，然后通入1014湿空气，以调节麦层温度，使其逐渐升高。在发芽的第1、2天可每隔812h翻一次。第35天为发芽旺盛期，应每隔68h翻一次，第67每隔12h翻一次。正常情况下，每日早、中、晚
11、各通风一次，每次15min。注：发芽旺盛期，翻麦要勤，发芽开始和后期，翻麦次数应减少发芽周期为67d。,3.绿麦芽的质量检验 发芽好的麦芽称为绿麦芽，要求新鲜、松软、无霉烂；溶解良好（溶解是指麦粒中胚乳结构的化学和物理性质的变化），手指搓捻呈粉状，发芽率在90%以上；叶芽长度为麦粒长度的2/33/4。,三、绿麦芽干燥和后处理1.干燥目的停止绿麦芽的生长和酶的分解作用；除去多余的水分，防止麦芽腐败变质，便于贮藏；使麦根干燥，便于脱落除去；除去绿麦芽的生青味，增加麦芽的色、香、味。,麦芽汁的制备,麦芽汁制备包括原辅料粉碎、糖化、麦汁过滤麦汁煮沸和添加酒花、麦汁冷却等几个过程。一、麦芽及辅料粉碎 1
12、.麦芽粉碎 粉碎方法有干粉碎、湿粉碎和增湿干粉碎，中小型厂以干粉碎为主。湿法粉碎是将麦芽适当浸泡使其水分达28%30%后再粉碎。,与干法粉碎相比，湿法粉碎无粉尘危害，但动力消耗增加40%50%。增湿干粉碎是介于湿法和干法之间的一种粉碎方法，即利用喷雾使麦芽含水量增加0.71.0%，麦芽喷雾3040S。此法的优点是麦皮体积增加，利于过滤；胚乳较干，利于粉碎。,麦芽粉碎一般采用辊式粉碎机，有四辊式、五辊式粉碎机。见下图所示。,五辊式粉碎机,2.辅料粉碎 大米、玉米等辅料粉碎多使用锤式粉碎机，要求有较大的粉碎度，粉碎成细粉状，有利于糊化和糖化。,二、糖化 糖化是指利用麦芽中所含有的各种水解酶，在适宜
13、的条件下，将麦芽和辅料中的不溶性大分子物质（淀粉、蛋白质、半纤维素及其中间分解产物等）逐步分解为可溶性的低分子物质的分解过程。由此制备的浸出物溶液就是麦汁。,2.糖化方法（1）煮出糖化法 将部分糖化醪液分批地加热到沸点，与其余未煮沸的醪液混合，使全部醪液的温度分阶段的升高到不同酶分解底物所要求的温度，最后达到糖化终了温度。根据部分醪液煮沸的次数不同可分为一次、二次和三次煮出法。四器组合图,1.圆柱体部分2.球形锅底3.球形锅顶4.排气筒5.搅拌叶6.排料孔7.醪液出口阀8.搅拌轴9.预糖化器10.混合器11.投料管12.闸门13.料液入管14.排料管15.温度记录仪,1.煮沸锅 2.过滤槽 3
14、.糖化锅 4.糊化锅,四器组合糖化设备,三、麦芽醪的过滤 1.过滤目的和方法糖化结束后，应立即过滤，把麦汁和麦糟分开以免影响半成品麦汁的色、香、味，另外，麦汁中微小的蛋白质颗粒，会破坏泡沫的持久性。麦汁过滤方法有过滤槽法、压滤机法和快速过滤槽法。,2.麦汁过滤准备工作（检查过滤槽的滤板是否铺好；向设备内通 入7678的热水，使设备预热。）进醪和静置（将糖化醪充分搅拌，泵入过滤槽中，静 置20min,使麦糟自然沉降，形成过滤 层。）过滤（打开麦汁排除阀，开始流出的麦汁浑浊不清，用泵打回槽中，至流出澄清麦汁为止。而后将澄清麦汁送入煮沸锅中。）洗糟（当麦汁将要滤完、麦糟刚要漏出时，加水洗 糟。,1.
15、麦汁排出管2.麦汁排出阀3.喷水管4.耕糟机5.回流泵6.水力升降器7、8.变速箱和离合器9.压差调节阀10.进水管11.排糟孔,过滤槽,四、麦芽汁煮沸与酒花添加1.麦汁煮沸与添加酒花的目的蒸发多余的水分，使麦汁浓缩到规定的浓度；溶出酒花中的有效成分，增加麦汁的香气、苦味和 防腐能力；促进蛋白质凝固析出，增加啤酒稳定性；破坏全部酶，进行热杀菌，以保证最终产品的质 量；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。,2.麦汁及酒花在煮沸过程中的变化蛋白质的凝固温度高于85时蛋白质热变性而凝固析出酒花成分的溶出部分-酸转变成异-酸，异-酸比-酸易溶解，且具有良好的苦味和防腐能
16、力。-酸较-酸难溶解，其溶解产物能赋予麦汁可口的香气。,麦汁颜色的变化在煮沸过程中，麦汁颜色加深，因为还原糖与氨基酸发生糖氨反应，生成类黑精。还原物质的形成麦汁经煮沸后，还原能力有显著增加，这是由于生成类黑精、还原酮等所致。,3.麦汁煮沸的技术条件和酒花的添加（1）煮沸技术条件 煮沸强度表示每小时内蒸发出水分的百分率，即 混合麦汁量最终麦汁量 煮沸强度-100%混合麦汁量煮沸时间 煮沸强度一般为8%12%，煮沸时间一般为12h。,（2）酒花的添加 通常分3次添加，即麦汁初沸时添加20%的酒花，煮沸40min后再添加40%，煮沸终了前10min40%。添加量为0.15%0.2%。优质酒花一般在最
17、后添加，使酒花中的香味成分能较多的保留在麦汁中。,五、麦芽汁的冷却与澄清 1.冷却目的与要求降低温度，适于酵母发酵；去除热、冷凝固物，保证发酵正常进行；增加麦汁的溶解氧，利于酵母的生长繁殖。若原麦汁浓度高，或酵母发酵性能差时，冷却温度可高一些（911）；若可发酵性糖类含量低，冷却温度可低一些。,2.冷却方法和冷却设备一般采用二段冷却，即先冷却到5560，再冷却到发酵温度。第一段排除热凝固物（50%60%蛋白质、16%20%酒花树脂、2%3%灰分、20%30%其他有机物）。第二段排除冷凝固物，主要是蛋白质与单宁的络合物。常用的冷却设备有沉淀槽和薄板冷却器。3.麦汁的澄清 一般采用板框压滤机或离心
18、分离机。,啤酒发酵工艺,1.主发酵工艺过程及管理为了便于管理,根据发酵现象,将主发酵过程分为低泡期、高泡期、和落泡期三个阶段。低泡期接种后（0.4%0.6%泥状酵母）20h左右即进入主酵期，再经45h后发酵液表面出现洁白而致密的泡沫，逐渐形成菜花状，此阶段品温每天上升0.50.8，日降糖为0.30.5Bx。,高泡期泡沫层呈卷曲状隆起，高达2030cm，此阶段降糖最快，每天降糖11.5Bx，品温最高达9，此时应注意降温。落泡期高泡期过后，发酵力逐渐减弱，泡沫层逐渐低落，泡沫变为棕褐色，此时品温每天下降0.40.9，日耗糖为0.50.8Bx。落泡期约为2d。,2 主发酵过程中的物质变化(1)糖的发
19、酵 酒精与CO2的生成:麦汁中80%的可发酵性糖经酵母作用生成酒精、二氧化碳和其他副产物（醇、醛、酸、酯）。,杂醇油的生成：杂醇油是高级醇的总称，其中异戊醇和-苯乙醇对啤酒风味影响最大，它们和乙酸乙酯，乙酸异戊酯以及乙酸苯乙酯构成了啤酒的主要香味成分。但啤酒中杂醇油含量过高，饮用后有头痛感。,影响高级醇生成量的因素有：辅料或酒花用量过多 麦汁含氮量过高、酵母添加量少 发酵温度高或pH高麦汁中氨基酸含量过高或过低,羰基化合物的生成:包括醛类和酮类,主要为乙醛和双乙酰，乙醛含量超过界限值时，呈粗糙的苦味，且有辛辣的腐烂青草味。乙醛和双乙酰以及硫化氢共存时，构成嫩啤酒固有的生青味。双乙酰是影响啤酒风
20、味的重要成分，其含量多少是啤酒口味成熟的重要标志。当啤酒中的双乙酰含量超过限量值时，会有馊饭味。,降低发酵液中双乙酰含量的措施：A.适当提高发酵温度，使-乙酰乳酸在前酵期尽快生成双乙酰，以便酵母有足够的时间还原双乙酰。B.增加酵母接种量；C.保证麦汁中-氨基氮含量在180ml/L以上。,有机酸的形成：主发酵中产生的有机酸主要为乙酸、乳酸、琥珀酸、柠檬酸等，它们对啤酒的香气和口味有一定的影响。酯类的形成：酯类多为芳香成分，啤酒中的酯含量虽少，但对啤酒风味影响很大，通常啤酒中的酯含量在2550ppm.,(2)含氮物质的变化在主发酵过程中，麦汁中的各类含氮物的总量约下降1/3，其中，一部分氨基酸及低
21、肽分子用于酵母繁殖，一些凝固性蛋白质和蛋白-多酚物的复合物，由于品温的pH的下降而进一步沉淀下来。,(3)含硫化合物的形成啤酒中的含硫化合物主要来源于蛋白质分解产物，此外，酒花和酿造用水也能带入一部分硫。下面下酒：是从后酵罐的下口进酒，采用CO2背压，这样可以使主酵酒避免酒液过于骚动而吸氧过多，减少CO2损失，缩短澄清时间。,2.后发酵的管理后发酵的操作管理主要为酒龄、温度、罐压及酒质四项指标，具体掌握应啤酒品种、CO2含量、贮酒设备及其能力而异。所谓酒龄即为后发酵的周期，对12BX外销酒，其酒龄为6090d，内销酒为3545d。后酵温度的控制一般采用先高后低的温度，即前期控制为23，后期逐渐
22、降至-11。,一、啤酒过滤 1.棉饼过滤法 采用棉饼过滤前，需要先制备棉饼，即将滤棉漂洗、灭菌、然后加15%的石棉压制成棉饼，过滤的操作过程是：走水加压顶水滤酒,棉饼过滤的优点：滤出的酒液澄清透明，稳定性高。棉饼过滤的缺点：制棉饼费时费工，不易实现现 代化；石棉对人体有害。,2.硅藻土过滤法 硅藻土过滤机有板框式、叶片式和环式三种，传统过滤常用板框式硅藻土过滤机。如下图所示。,1.混酒入口2.加料槽3.搅拌机4.酒回路5.泵6.过滤机7、8.压力表9、12.视镜10、15.排气阀11.排水管13.压力表14.注射泵16.清酒出口17.预滤回路,硅藻土过滤的一般系统,3.微孔滤膜过滤法微孔滤膜是
23、用生物和化学稳定性很强的合成纤维和塑料制成的多孔膜，例如美国Millipore公司产品是用醋酸纤维、尼龙和聚四氟乙烯为主体的，膜厚150nm。德国Gelmen公司以聚乙烯碳酸盐为主体，用尼龙66补强，膜厚131135nm，开孔率约80%。微孔以垂直方向通过膜表面，膜滤是简单的筛分过程。,此法多用于精滤生产无菌鲜啤酒，先经离心机或硅藻土过滤机粗滤，再入膜滤除菌。薄膜先用95热水杀菌20min。杀菌水则先用0.45nm微孔膜过滤除去微粒和胶体，用无菌水顶出滤机中杀菌水，加压检验，合格后，开始过滤。微孔过滤的优点是可以直接滤出无菌鲜酒，可生产出生物稳定性较高的啤酒。,二、啤酒包装1.包装容器的质量要
24、求啤酒是一种酸性的含有CO2的不稳定胶体溶液，作为啤酒的包装容器，至少应符合以下条件：（1）能承受一定压力，即能承受不低于1.76MP 的压力；（2）能方便地密封；（3）能耐受一定的酸性；（4）能防止成品因日光照射而变性。,2.桶装啤酒（1）洗桶 先用高压水冲洗桶的内、外部，在用蒸汽在桶内灭菌1015min，或用7075热水灭菌30min，然后将热水放出，沥干，待少冷后送装酒室。桶盖用清水刷洗后，在80以上热水中浸泡15min，取出后送装酒室。（2）装桶 装酒室的温度在05。贮酒槽内通CO2保持恒压4050Pa。有人工装酒和机械法装酒。3.瓶装啤酒,3.瓶装啤酒（1）瓶子处理 回收瓶子先要挑出
25、不合格的瓶子，然后放入60、34Be的碱液中浸泡，然后捞出，沥去碱液，再放入盛有4050清水中洗去碱液。刷洗瓶子内外，倒置空瓶，要求瓶内残水不多于3滴，滴水用酚酞指示剂检验不得呈红色。新瓶只需用高压水冲洗干净即可。,（2）灌 装为了避免酒液在灌装过程中受到损害，灌装时应注意以下几点：包装容器、罐装设备、管道和环境必须洁净；用于加压的压缩空气或CO2必须经过净化；罐装过程要防氧；进装酒机的酒温以01 为好；为保持啤酒的生物稳定性，瓶装或罐装的啤酒必须经过灭菌。,（3）压 盖（4）杀 菌 瓶装的熟啤酒应经巴式杀菌常用隧道式杀菌机（或称喷淋式），隧道式又分为单层轨道和双层轨道两种，单层轨道瓶子进口和
26、出口分设在隧道的两端；双层轨道瓶子进口和出口都在隧道的同一端，瓶子先经上层加热和灭菌，在下层降温。（5）验 酒 在灯光下将不透明液、漏酒、漏气、有杂物，以及装量不足的瓶子调出来。（6）贴 标 签,三、啤酒质量标准1.啤酒的成分酒精：2.9%4.1%CO2：3.56.5g/L糖类：0.9%3%含氮物质：300900mg/L非挥发性物质：主要有甘油、脂类、高级脂肪酸、多酚和树脂等。挥发性物质：高级醇、酯类、酸类、醛类、酮类、双乙酰等。维生素：主要含B 族维生素，例如，生物素、泛酸、维生素B12、烟酸、叶酸等。,2.啤酒的质量指标（1）感官指标 清亮透明、没有明显的悬浮物和沉淀物。泡沫洁白持久，有酒花香气，口味纯正、无异味。（2）理化指标 酒精含量大于3.5%，pH为4.14.6，总酸为2.7ml，CO2不小于0.35%。（3）卫生指标 黄曲霉毒素B1含量小于5g/kg细菌总数小于50个/ml大肠菌群数小于3个/100ml,复 习 思 考 题,1.啤酒生产为什么要选用大麦为原料，其他原料可行吗？2.大麦发芽的目的是什么？3.麦汁糖化有哪几种方法？各有什么特点？4.双乙酰怎样控制？,
