啤酒发酵工艺计算.docx

《啤酒发酵工艺计算.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《啤酒发酵工艺计算.docx（12页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、啤酒发酵工艺计算一、主发酵中排出的二氧化碳量每1hl 12P麦汁中含有12kg浸出物，其中2/3为可发酵性糖，即8kg可发酵性糖被酵 母发酵。8kg可发酵性糖可分解为4kg乙醇和4kg二氧化碳。也就是说，在为期6天的主发 酵中，1hl麦汁可形成4kg二氧化碳。例1 ：如果每天发酵200t麦汁的话，在6天主发酵中形成的CO2量为：200X10X4 = 8，000kg啤酒中溶解的二氧化碳量为0.3kg/hl则200t啤酒中溶解的二氧化碳量为：200 X10hlX 0.3kg/hl = 600kg这样，在6天的主发酵中，从主酵间逸出的二氧化碳量为：8，000kg600kg = 7，400kg所以，每

2、天逸出的二氧化碳量为：7，400kg：6 = 1，223kg每天逸出的二氧化碳体积为：1223kg ：2m3/kg = 616m3即：主酵期间，每天逸出的二氧化碳量为616 m3。二、发酵车间收得率由于接种麦汁的容量是在低温状态下测定的，因此不需要校正系数。计算公式：发酵车间收得率Ag=接种麦汁量（hL）X麦汁浓度X相对密度糖化投料量（100kg）例2：由4, 960kg比尔森型麦芽投料生产出331hL浓度为11.4% （质量分数）的定型麦汁（即 打出麦汁的质量浓度为11.09kg/hL）。接种麦汁量为321hL，浓度为11.2% （质量分数，相 当于质量浓度11.68kg/hL）。求：糖化车

3、间收得率As与发酵车间收得率Ag的差值为多少？解：As=11.09kg/hL X0.96X331hL4960kg=76.24%Ag=11.68kg/hLX 321hL4960kg=75.59%差值为：AsAg = 76.24%75.59%=0.65%三、计算发酵罐的体积和酵母产量例3： 一锥形发酵罐的总麦汁高度为9.4m，直径为4.2m，锥形高度为3.6m，求此罐可 容纳多少百升麦汁？发酵结束后大约能产生多少公斤酵母？能生产多少公斤商品干酵母？计算如下：（1）柱体高度=9.4m3.6m = 5.8m柱体部分容积：公式 VZ= n r2hVZ=3.14X2.1X2.1X5.8 = 80.31m3

4、锥体部分容积：公式VK=1/3nr2hVK= 1/3X3.14X2.1X2.1X3.6 = 16.62m3V = VZ +VK= 80.31+16.62 = 96.93m3= 969.3hL（2）每百升麦汁在发酵后形成1525公斤泥状酵母，取中间值为2.0公斤酵母产量=969.3 X 2.0 = 1938.6公斤（3）主酵形成泥状酵母（含水量为85%），平均40%用于再生产菌种，60%用于制造 商品干酵母粉（含水量为7%）商品 干酵母 =1938.6 X （ 1.0 85% ） X 60%/ （ 1.0 7% ） = 187.6 公 斤四、清洗液对于例3计算中的锥形罐需要多少清洗液？每米周长需

5、清洗液30hL/h锥形罐周长=nD = 3.14X4.2 = 13.2m则 13.2m 周长需清洗液量=13.2mX30hL/h - m = 396hL/h = 11L/s（必要的清洗液量为11L/s）五、主发酵后嫩啤酒的产量麦汁经过主发酵，由于泡盖、酵母沉淀及输送等因素出现体积损失，取损失系数为2.0%所以嫩啤酒产量=冷麦汁量X（100%2.0%）六、成品啤酒的计算啤酒过滤损失为0.51.0%，输送管路损失为0.10.2%，装瓶损失为104.0%可取成品啤酒损失为后酵啤酒体积的3.5%.成品啤酒产量=后酵啤酒体积X（100%3.5%）成品啤酒总收得率=成品啤酒量：热麦汁量第五章酵母的添加、回

6、收和保存第一节酵母的添加一、啤酒厂酵母扩培、回收与添加的关系（见图5.1）酵母纯种培养酵母扩培一死亡酵母细胞1%死亡酵母细胞5%、孑较好的分布. 酵母添加添加麦汁t t t II J酵母扩培5mg。2/ L图5.1啤酒厂酵母扩培、回收与添加的关系二、酵母添加方法1. 干加法在酵母接种器内，放入适量的冷却麦汁，再将洗涤保存的酵母泥，倾去上 部清水，量出所需要的酵母量(060.8%左右)，加入接种器内，使麦汁与酵母混合均匀。 然后用无菌压缩空气将酵母送入发酵罐与待发酵的麦汁混合。2. 湿加法在酵母接种器内，加入部分1015C的麦汁，再加入需要量的酵母，保持 此温1012h，使酵母充分恢复其活性。出

7、芽繁殖后，再利用无菌压缩空气，将酵母压入发 酵罐中与冷麦汁充分混合。3. 分割法此法多在培养、扩大第1代种酵母以及生产现场酵母供应不足时使用。方 法如下：全量酵母一次加入繁殖罐内，加麦汁到满量，繁殖2024h后，分为两罐，各追加麦 汁到满量。分割法所追加的麦汁温度，应等于或稍高于原发酵液的温度，以防抑制酵母活 性。为了防止杂菌污染，分割时间均应在酵母繁殖达到一定密度(510) X106个细胞/ml 后进行。一般说，湿加法较干加法有利于缩短发酵初期的酵母适应期，使酵母较快地进入 对数生长期。4. 连续添加法 通风和酵母添加可在一个设备中进行(见图5.2)。为了使酵母均匀 分布在发罐中，酵母应在整

8、个麦汁流入过程中均匀添加。酵母添加量通过一个变频泵控制。 生产中主要控制以下参数：(1) 期望达到的酵母细胞数；(2) 空气量/ cm3麦汁。5. 追加法追加法是指把麦汁加入已开始发酵的发酵罐中。由于新鲜麦汁的进入，酵母又会立即活化，发酵直接进行。利用追加法，可以节约起发时间。需要注意的是，追加麦汁的温度应与发酵中的嫩啤酒温度大致相同，否则酵母受冷刺 激会导致发酵缓慢或完全终止。此种方法的优点是，缩短了酵母的适应期，加快了发酵的 速度。具体操作方法是，从正处于高泡期的发酵罐中抽走部分嫩啤酒，泵入其他发酵罐中 继续进行常规发酵；同时，把相同温度（85C）的冷却麦汁打入处于高泡期的发酵罐中， 发酵

9、罐的麦汁量保持恒定。未发酵的麦汁在处于高泡期的发酵罐中与已发酵的嫩啤酒进行 混合，酵母增殖并持续保持在增殖阶段。这种方法常用于传统发酵工艺。这种方法的关键是要对冷麦汁强烈通风，保证酵母增殖。通风量不足，会延长发酵时 间。三、酵母添加量酵母接种量一般为1.51.8X 107个/mL麦汁，约0.60.8L浓酵母泥/hL麦汁。酵母添 加量因酵母活性、麦汁浓度和发酵温度的不同而异。总之，酵母量添加应以能迅速起发为 度。过多过少均不宜。添加过少，起发慢，酵母增殖的时间变长，容易引起染菌和发酵时 间延长；添加过量，则影响啤酒口味（酵母味、口味），并引起酵母退化和自溶。在正常的 酵母活性情况下，麦汁浓度愈高

10、，发酵温度愈低，则接种量相对愈高。根据传统生产方法 和麦汁浓度的不同，酵母添加量可参考表5.1。为保证麦汁顺利起发，接种酵母浓度不应低 于0.81.0x107个/ml麦汁。表5.1不同麦汁浓度的酵母添加量麦汁浓度/P酵母泥添加量/%790.4 0.510 120.5 0.713 150.6 0.8四、种酵母的技术要求种酵母的技术要求如表5.2所示。表5.2 种酵母的技术要求项 目技术要求夕卜观镜检酵母细胞活性冷水低温（12C）保存时间使用代数色泽洁白，气味正常，凝集性良好，无粘着现象，无杂质，无变异细胞大小整齐，健壮，无杂菌感染97%以上（0.1%美蓝液染色，呈深蓝色细胞3%）不超过3天不超过

11、7代第二节酵母回收一、酵母回收时间和质量要求1. 酵母回收的时间(1) 主发酵中期，10C或12C时；(2) 双乙酰还原完毕时；(3) 降温至5C时；(4) 降温至01C时。7天后的酵母不宜再回收，因酵母在酒液中存放的时间太长， 活性会有所下降。锥形罐发酵后期，沉积锥底的酵母泥通常受到0.190.24MPa的压力。为了保护酵母， 应在压力条件下排放酵母泥。若在常压下排放酵母，往往会因压力突然下降，使酵母细胞 受到损伤甚至破裂，增加酵母死亡率；另外，由于骤然降压，酵母泥中二氧化碳大量逸出， 会产生大量泡沫，常使洁白的酵母泥呈现褐色。2、回收酵母的质量当残糖降到3.63.8P时或第二次降温前排放的

12、酵母泥活力最强。回收的酵母应洁净、 无杂质，镜检无杂菌，细胞整齐，形态正常，美兰染色低于5%。回收酵母的检验：(1) 酵母自溶pH值5.55.7正常，5.96.0酵母将自溶(2) 微生物 短乳杆菌、足球菌、酵母群(3) 死细胞数 7%(4) 发酵过程 浸出物、pH值、啤酒气味、泡持性、啤酒味道等二、酵母回收方法与操作1. 回收方法(1) 人工回收沉降于发酵罐底的酵母，可粗分为三层(见图53)。上层为多轻质酵母细胞，主要由落下的泡盖和最后沉降下来的酵母细胞组成，混有蛋 白质和酒花树脂的析出物及其他杂质，分离后，可作饲料或进行其他综合利用；中层为核心酵母，由健壮、发酵力强的酵母细胞组成，其量占65

13、70%左右，应单独 取出，留作下批种酵母用，颜色较浅；下层为弱细胞和死细胞，由最初沉降下来的颗粒组成，如酒花树脂、凝固物颗粒等， 混有大量沉渣杂质，可作饲料或弃置不用。酵母回收通常先排出底层酵母和沉积物，废弃；然后再排出中层优质酵母泥用于生产。 酵母放入备压0.10.15MPa酵母贮存罐中，回收完后，再将酵母贮罐的压力缓慢减至常压， 再从罐底通入无菌空气进行通氧搅拌，酵母在23C下保存；上层酵母也不回收利用。(2) 利用酵母离心机回收酵母和发酵液的相对密度不同，可采用离心机分离酒液和酵母。离心机型式有多种形 式，分离酵母的离心机多采用自开式盘式离心机。为了保持下酒时酒液中的酵母浓度，采用此法，

14、部分酒液不经离心，直接与其他离心 的酒液混合，使酵母浓度保持在510X106个细胞/ml左右。离心后的酵母则进入贮存罐内 处理。采用此法，操作方便，但离心机及所属设施不易灭菌，而且离心过程中，酒液容易 吸取氧(02mg/L)，酒温升高0.40.8C，酵母温度升至10C以上，酵母死亡率显著增加，这是 离心机回收酵母的最大缺点。2. 酵母回收操作酵母回收的操作程序是：(1) 将酵母贮存罐清洗干净，接入稀释酵母用的冷却麦汁(约酵母泥量的1020%)；(2) 对酵母回收管道进行清洗杀菌；(3) 通过视镜观察，管道中前25分钟的酵母排入下水道，后打开进入阀使酵母进 入酵母罐；(4) 酵母罐用无菌空气备压

15、0.10.15MPa,在酵母进入时，通过压力调节阀使压力与 发酵罐保持一致的恒压状态；(5) 酵母回收完毕后，用水将管道中的酵母推入酵母罐；(6) 用水清洗酵母回收管道。三、酵母回收量与留用量1. 酵母回收量与添加量的关系酵母回收总量与原麦汁浓度、麦汁通氧量和酵母的增殖能力有关，它与酵母接种量并 不成比例关系。原麦汁浓度愈高，可同化氮含量愈高，则愈有利于酵母增殖；而含氧量愈 高，酵母的增殖能力愈强，其回收量也愈大。而酵母接种量愈高，在麦汁营养条件一定的 情况下，增殖的新生酵母细胞愈少，则酵母回收比率相对减少，如表5.3所示。表5.3酵母添加量与回收量酵母添加量(泥状酵母L/100L麦汁)酵母回

16、收量(泥状酵母L/100L麦汁)回收比率0.5约2.01:41.0约2.51:2.52.0约3.01:1.52. 酵母回收量与留用量在正常情况下，麦汁经过发酵后，酵母的实际收获量和可留用酵母量如表5.4所示。表5.4酵母收得量和留用量项目每100L发酵液酵母回收量L说明一般回收量(泥状)1.75 2.5包括上、下层不纯酵母3035%中层酵母回收量1.3 1.8占回收量6570%经筛选后留用酵母1.2 1.5作种酵母用四、酵母回收的技术要点1. 酵母对CO2的积累很敏感，所以应及时回收酵母；2. 通常新鲜酵母可使用6代，然后废弃；3. 酵母应尽可能迅速地重新添加使用；4. 洗涤和过筛会降低酵母活

17、性，也带来了微生物感染的危险。应尽可能放弃酵母洗涤 和过筛；5. 若酵母仅保存23h可不用冷却。在停产期间，酵母也应在一定浓度的啤酒或麦汁 中低温(06保存。第三节回收酵母的贮存与活化一、回收酵母的处理和贮存方法近代的酵母回收，多直接回收在酵母回收罐内，罐的容量可容纳23批同代酵母。回 收罐内附有搅拌器和冷却设施。酵母回收后，经洗涤或不经洗涤(大罐酵母泥一般无需洗 涤，有的工艺要求用硬度适当的洁净冷水清洗酵母，以除去杂质，如出现少量污染菌可用 酸洗涤酵母)。酵母回收结束后，应立即进行冷却，至温度5.0C停止，后进行间接冷却，使温度降至 2C。在酵母冷却的同时，酵母打循环。在此温度下，酵母基本处

18、于休眠状态，不再升温。 为使酵母混合均匀，可打循环每天1次，每次510分钟。在对回收酵母进行冷却的同时，应立即将酵母罐缓慢减压，并防止泡沫的溢出。种酵母的洗涤和保存技术要求见表5.5 o表5.5回收酵母的洗涤和保存技术要求项 目技术要求(1)酵母温度02C，最高不超过3C(2)洗涤用水必须保持无菌，水温0.52.0C，用砂滤棒过滤器除菌， 或再经颗粒活性炭过滤，去氯和酚类物质，并经常做细菌 检查(3)酵母洗涤次数第1天34次第2天23次(4)酵母保存温度和时间无菌水保存酵母泥，052.0C，3天内使用以麦汁保存酵母，2C，2周内使用以发酵旺盛的发酵液保存酵母，24C，2周内使用以压榨法保存酵母

19、，0C，1月内使用二、回收酵母的活化回收后的酵母，只经过简单的处理，就可以再次用于接种，虽然操作实用方便，但用 量不易准确掌握，且酵母在发酵过程中，所处环境为高压(气压、液压)、厌氧(CO2含量 高)、酒精含量高的一个环境，其性能受到抑制，所以酵母在回收后，在进行接种前，很有 必要对酵母采取活性恢复的措施。发酵结束后，将酵母回收于一个特别的装置（见图5.4 ）内，对酵母进行活化。此装置 具备中心及偏心搅拌、充氧脱气、CIP清洗、冷却等功能，并可对酵母进行酸洗。图5.4酵母回收装置酵母活化的技术要点：（1）酵母回收后如果近几天内要使用，应立即进行冷却，至温度5.0r停止。并应立 即通风，在驱除c

20、o2的同时，促进酵母的新陈代谢。（2）如果酵母回收后不立即使用，应缓慢泄压，并在2C环境条件下储存。否则，酵 母性能会衰退。回收酵母贮存后，应在接种前48小时，关闭冷却，打开循环管路，使酵母循环10 分钟，停止50分钟。酵母在打循环的同时，间歇通风，通风充氧10秒，停止120秒。这 样能够使co2和酒精挥发，改善酵母的外部环境，使酵母性能逐步恢复，进入耗氧状态， 酵母接种后能马上进入繁殖状态。回收酵母贮存后，如果要取用部分回收酵母，可在接种前4小时，将酵母打循环30分 钟，停止30分钟，后冷却继续进行，然后将所需部分酵母直接添加到麦汁中。酵母罐中剩 余酵母不宜久存，最好在15个小时内接种，否则酵母会发生自溶。酵母活化的优点：有压回收保证酵母回收质量；二氧化碳可基本脱除；酵母得到进一 步活化，使其在添加前尽早进入发酵状态；提供了酵母酸洗的可能性；活化后的酵母质量 均匀。酵母经过活化后，减少了酵母在接种麦汁的迟缓期，麦汁能迅速起发，从而减少了发 酵时间，提高了发酵罐的利用率，间接地增加了产量。