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啤酒发酵工艺.ppt

啤酒发酵工艺

仔仔
2011-09-16 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《啤酒发酵工艺ppt》,可适用于工程科技领域

第五章啤酒发酵第五章啤酒发酵第一节啤酒酵母第二节啤酒发酵技术第三节传统啤酒发酵技术第四节啤酒锥形罐发酵技术第五节高浓酿造法第一节啤酒酵母第一节啤酒酵母广义讲凡是单细胞、时代时间较长的低等真核生物统称为酵母。酿造酵母分类学上属:子囊菌纲原子囊亚纲内孢霉目酵母科出芽酵母亚科酵母属。有两种:啤酒酵母(SCerevisiaeHansen)能发酵葡萄糖、麦芽糖、蔗糖。因无蜜二糖酶不发酵蜜二糖、乳糖、发酵棉子糖。按在麦芽汁℃培养三天繁殖细胞形状长和宽的比例分为三组:长宽比~<圆形或卵形此组用于酒精(淀粉)、白酒等蒸馏酒生产。RasseⅡ、RasseⅫ。长宽比>长卵形。用于啤酒、果酒和面包。酿造易漂浮在泡沫层液面发酵和收集。称为上面发酵酵母(TopFermentationYeast)。英国式的Ale型啤酒。长宽比>长圆形腊肠形。耐高渗透压用于糖蜜酒精和朗姆酒生产。葡萄汁酵母(SuvaumBeiyernch)年Lodder将卡尔酵母、类哥酵母和葡萄汁酵母合并成一种称为葡萄汁酵母。啤酒界习惯称卡尔酵母。糖类发酵特征相同均能全部发酵棉子糖。制造Lager型啤酒发酵结束沉于器底称为下面发酵酵母(BotormFermentationYeast)。我国常用菌种有浓啤号和号、青岛酵母、首啤酒母和等。酵母的凝聚性:对于卡尔酵母粉末型酵母:凝聚性酵母:发酵初期酵母是分散在发酵液中达到某发酵度发酵液细胞浓度突然降低器底逐渐沉结酵母凝块即使打散短时静置立即形成凝块。聚凝点:发酵液中酵母细胞密度突然降低时的发酵度。凝聚点太小~的酵母不能酿造高发酵度的啤酒。絮凝性酵母:优良啤酒酵母菌株评估形态学的要求:选择长宽比:~细胞大小:~×~μm生理要求:⑴繁殖速度:快℃:繁殖迟缓期<h平均世代时间<h℃和℃:平均世代时间差值小。⑵增殖倍数和细胞浓度:接种后细胞浓度×经~级培养浓度达到~×。⑶发酵力的要求:酵母麦汁极限发酵度:~℃±起酵速度快起酵时间短(从接种到起白沫时间称起酵时间。)发酵速度:高泡期降糖速度(oPd)d啤酒主酵发酵度:淡爽型oP~麦汁极限发酵度F极和啤酒发酵度F啤:<⑷凝聚力和沉淀能力⑸双乙酰峰值和还原速度:⑹挥发性物质⑺酵母对压力的耐受能力:⑻酵母的稳定性啤酒发酵的机理:麦芽汁浸出物中糖类占其中葡萄糖和果糖占糖类的蔗糖占麦芽糖占~麦芽三糖占~低聚寡糖~少量的戊糖、戊聚糖等~。啤酒酵母的可发酵糖和发酵顺序:葡糖>果糖>蔗糖>麦芽糖>麦芽三糖啤酒酵母发酵可发酵糖类经EMP途径生成丙酮酸丙酮酸无氧酵解产生酒精和CO、同时还形成高级醇、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。第二节啤酒发酵技术第二节啤酒发酵技术啤酒发酵方法:分批发酵传统发酵大罐发酵(单罐、多罐)连续发酵固定化菌体发酵(连续、分批)啤酒发酵工艺控制啤酒发酵工艺技术控制多数停留在外界影响因素的选择性控制它包括以下几个方面。.酵母菌株的选择啤酒酵母菌特性深深影响糖类的发酵、氨基酸的同化、酒精和副产物的形成、啤酒的风味、啤酒的稳定性等方面所以在选择酵母时应考虑酵母发酵速度、发酵度、凝聚性、回收性、稳定性等方面。麦汁组成啤酒是发酵后直接饮用的饮料酒因此麦汁的颜色芳香味、麦汁组成有一些会直接影响啤酒的风味有一些影响发酵、最终也影响啤酒的风味。麦汁组成中影响发酵的主要因子是:原麦汁浓度、溶氧水平、pH值、麦汁可发酵性糖含量、α氨基氮、麦汁中不饱和脂肪酸含量等。原麦汁浓度:~正常<>。溶氧水平:溶氧高增殖快在正常溶氧水平~mgL下酵母浓度差溶氧缺乏时繁殖前期受到麦汁中不饱和脂肪酸含量的调节从mgLmgL明显促进酵母增殖。.接种量啤酒在生产过程中常用上一批回收酵母泥接种接种量是以每百升中的千克数表示一般为~kg/(L)酵母泥中细胞浓度为(~)×个g。提高接种量分批发酵的营养成分不变发酵时酵母最高细胞浓度相应增加新生细胞浓度反尔减少VDK峰值降低高级醇生成减少。但接种量过高新生细胞过少导致后酵不彻底。.发酵工艺条件控制⑴发酵温度发酵温度是指主发酵阶段的最高发酵温度。传统原因啤酒发酵温度远低于啤酒酵母的最适温度。上面啤酒发酵采用~C下面啤酒发酵采用~C。采用低温发酵可以防止或减少细菌的污染代谢副产物减少有利于啤酒的风味。下面啤酒发酵习惯上按主发酵最高温度(即发酵温度)分为三类:发酵类型接种温度主酵温度传统主酵天数低温发酵~~~中温发酵~~~高温发酵~~~低温发酵酵母增殖慢最高浓度低发酵中形成高级醇等代谢副产物少同化氨基氮少pH降低缓慢酒花香气和呈味物质损失少酿制的啤酒细腻柔和溶醇性好。酵母自溶少酵母使用代数高。发酵温度较高酵母增殖浓度高氨基氮同化率高pH降低迅速高分子蛋白质、多酚和酒花树脂沉淀较多易酿制淡爽型啤酒且相同的贮酒期啤酒的非生物稳定性好。淡爽型啤酒多采用较高发酵温度(~℃)较低的接种温度~℃控制副产物的生成。⑵罐压、CO浓度对发酵的影响:为了回收CO主酵采用带压发酵发现绝大多数啤酒酵母菌株增殖浓度减少发酵迟缓代谢产物减少。主要是CO浓度的影响。发酵初CO浓度对发酵速度略有影响但明显会抑制风味物质乙酸乙脂和异戊醇的生成这是加压发酵的基础。连二酮类(VDK):啤酒发酵成熟的一个指标。双乙酰(丁二酮、CHCOCOCH)和戊二酮(CHCHCOCOCH)都具有强烈的刺激性气味。双乙酰是多种香味物质的前驱物质是黄油、奶酪等制品、蒸馏酒主要的香味物质。啤酒中双乙酰味阈值在~mgL戊二酮mgL。来源:双乙酰是在酵母繁殖阶段形成。旁路代谢α乙酰乳酸氧化脱羧双乙酰。但在酵母还原酶的作用下双乙酰进一步还原成丁二醇它的阈值远大于双乙酰。可消除不愉快气味。影响和消除双乙酰的方法:减少α乙酰乳酸的生成:a选育优良菌株:基因修饰技术不形成双乙酰。b提高麦汁中的α氨基氮水平:麦汁缬氨酸mgL↑mgL双乙酰峰值mgL↓mgL。加速双乙酰的还原:提高温度α乙酰乳酸双乙酰丁二醇控制和降低酵母的增殖浓度:提高接种量降低酵母在发酵液的繁殖温度控制麦汁α氨基氮不高于mgL均能抑制酵母的增殖控制α乙酰乳酸的形成。酶促还原非酸氧化第三节传统啤酒发酵技术第三节传统啤酒发酵技术一、流程和设备二、酵母的添加和前发酵三、传统啤酒的主发酵四、主发酵沉淀酵母收集和饲养五、后酵和贮酒一、流程和设备酵母麦汁前发酵主发酵后发酵和贮酒设备:添加酵母器、密闭或敞口前发酵池、主发酵池、密闭式后发酵罐和贮酒罐。建筑:一般发酵室有绝热保护层靠室温调节温度,也可在槽内加冷却管。分为前酵室(~℃)、主酵室(~℃)、后酵和贮酒室(~℃)等部分。№二、酵母的添加和前发酵酵母接种量分批发酵采用低温、缓慢发酵。接种后细胞浓度控制在~×个ml压榨酵母~亿g自然沉降酵母泥~亿g按亿计每kg麦汁接种g即酵母添加方法⑴干道和湿道添加法a干道添加法:传统发酵采用b湿道添加法:大罐发酵有些工厂采用⑵倍量添加法⑶分割法⑷递加法前发酵实际上是接种酵母泥处于休眠阶段有数到十h的生长延滞期才能进入出芽繁殖当出芽细胞浓度达到×个ml表面开始起沫此阶段称前发酵。前酵时间随接种温度、接种量变化一般低温发酵~h中温~h。降糖外观糖度~oP温度自然升高~℃。前发酵室在主酵室的上方下酒用压差法。三、传统啤酒的主发酵低温主发酵温度:~℃时间d前期酵母增殖达到最高浓度时糖降最快外观浓度~oPd。VDK峰值在最高酵母浓度后~h。此阶段大量释放发酵热必须冷却。当发酵度达到酵母凝聚点时(发酵度在%~%)酵母开始凝聚发酵液中悬浮酵母细胞数开始下降发酵糖降速率也随之降低。为促进凝聚和保存凝聚酵母的活性发酵后期逐步降低温度使发酵温度逐步趋近于后酵温度。当主发酵后期每日糖降小于oP时发酵缓慢泡沫消失逐步形成泡盖。泡盖是由CO带至发酵液表面的多酚、酒花树脂、高分子蛋白质接触空气氧化、聚合而形成的。在主酵结束前捞去泡盖下酒至后发酵和回收沉于池底的凝聚酵母泥。主发酵下酒的工艺条件:根据酵母发酵能力和后发酵时间。oP浅色啤酒:外观浓度~oP温度为~℃。四、主发酵沉淀酵母收集和饲养当发酵糖降小于~oPd发酵液比较澄清无明显气泡产生小心捞去泡盖用位差法将嫩啤酒送入后发酵。主发酵池底沉结一层酵母泥沉淀。酵母泥数量随酵母最高浓度和凝聚性而有差别通常每百升发酵液~L酵母泥。中层是正常凝聚酵母分层刮出酵母留中层酵母(约占%)作为种酵母。酵母在~℃冰水下保存称做“饲养”传统酵母泥回收方法:中层酵母泥齿轮泵无菌酵母饲养室同时加~℃无菌水酒花树脂和热凝固蛋白质过目振荡筛酵母泥漂洗~次(~h换水一次)。饲养~d(不超过d)。每天换~次冰水。注意:无菌冰水必须具有适宜离子浓度(>mgL总无机离子)特别Ca浓度应大于mgL。缺乏无机离子会加速酵母死亡缺乏钙离子会影响酵母的凝聚特性。应尽可能缩短酵母在水中(~℃)的饲养时间(不超过d)。l~℃无菌水五、后酵和贮酒传统式发酵在主发酵结束后下酒至密闭式后发酵罐前期进行后发酵后期进行低温贮藏。后发酵和贮酒目的是:糖类继续发酵、促进啤酒风味成熟、增加CO的溶解、促进啤酒的澄清。.糖类继续发酵后期大量酵母凝聚沉淀于器底虽然有较多的可发酵性糖发酵滞缓。通过下酒发酵液受到冲击悬浮于发酵液中的酵母凝聚团受到分散重新均匀分布于发酵液发酵又可获得加强。增加CO的溶解CO是啤酒的重要组成分它能赋予啤酒起泡性泡沫和杀口性也能增加啤酒的防腐性和抗氧化CO在啤酒中溢出能拖带啤酒芳香味散发。近代优质的瓶装酒CO的质量分数L常达~CO密度为gL啤酒中CO的体积为~LL。随着贮酒时间的延长CO在啤酒中愈稳定。每克麦芽糖发酵可形成gCO啤酒在后酵中发酵%~%糖类罐压保持MPa啤酒中CO就可>%。.促进啤酒的成熟啤酒风味成熟是复杂过程它包括还原、氧化、酯化、聚合等过程。研究对风味有明显影响的物质变化。()联二酮类的还原联二酮类物质包括:双乙酰(,丁二酮)、,戊二酮,及它们的前驱物质a乙酰乳酸和a乙酰丁酸。啤酒发酵成熟指标之一:双乙酰<mgL或更低mgL发酵完全停止后醇脱氢酶存在双乙酰会继续缓慢还原在℃也能进行。()游离乙醛降低()酯化长期后发酵和贮酒会增加啤酒的贮藏香味挥发酯将增加%~%其中乙酸乙酯增加最多。()挥发性含硫物质的变化挥发性含硫物质包括HS、SO等它们超过味阈值含量是啤酒风味的有害物质成熟啤酒指标是:HS<μgLSO<mg/L挥发性含硫化合物在后发酵中主要靠排出CO或CO洗涤的拖带而减少。.促进啤酒的澄清在发酵全部结束后啤酒中还存在悬浮酵母、大分子蛋白质、酒花树脂、多酚、β葡聚糖等悬浊物质。过去啤酒的过滤简单的粗滤包装后啤酒的透明度稳定性主要取决于过滤前啤酒的澄清度。因此啤酒在后发酵和贮藏过程的澄清极为重要。现在有各种高技术澄清方法相对来说在后发酵和贮藏过程自然澄清意义小。加速澄清的措施:贮酒工序促进澄清方法①添加五倍子单宁(鞣酸):在啤酒中加入单宁的量为~gm常用~gm在过滤前d以上加入最佳澄清温度为~℃。②添加明胶或鱼膘胶:在pH以下带有大量正电荷和负电荷并在啤酒中形成无规律线形(网状)可以吸附带负电荷的酵母细胞和高分子蛋白质形成较大颗粒自然沉降于贮酒罐底。③添加蛋白酶:在贮酒温度下分解大分子蛋白质加入量和作用时间根据酶的性质和活性过高或过低会使啤酒更浑浊。国外作为啤酒澄清剂的蛋白酶有:美国胃蛋白酶等复合酶英国木瓜酶等复合酶德国麦芽蛋白酶日本霉菌蛋白酶我国常用:单一酶制剂菠萝蛋白酶木瓜蛋白酶用量为~gm。作用温度较高最适温度℃、pH贮酒期加入效果更佳作用只巴氏消毒过程中。两酶制剂使用对澄清无明显作用但能提高啤酒非生物稳定性特别是抗冷雾浊。第四节啤酒大型发酵罐发酵一、概述早在年前德国酿造师(LNathan)发明了立式圆筒体锥底发酵罐称为奈坦罐H:D=:,夹套冷却,加压发酵MPa二、圆筒体锥底发酵罐(CCT)发酵发酵方法分类:单酿罐发酵:前、主、后、贮酒全在一个罐中。两罐法发酵:前、主、在发酵罐后、贮酒在贮酒罐前、主、后在发酵罐,贮酒全在贮酒罐设备特点:容积~m外型:D:H单酿罐:~两罐法:发酵罐:~贮酒罐:~罐材料:碳钢不锈钢冷却:扣半管米勒板隔热层:聚酰氨树脂防护层:合金铝板不锈钢板附件:温度传感器安全阀真空阀视镜灯镜空气CO排除管锥型罐发酵优点:加速发酵:对流节省厂房:节省冷耗:强制回流、冷媒直接冷却发酵罐清洗消毒自动化缺点:酵母层厚度大使用代数低澄清较困难短时温度温度不能一致。三、圆筒体锥底发酵罐发酵工艺由于各厂酵母特性、啤酒风格有差别工艺差异比较大只讨论一些共性。进罐方法以前采用冷却麦汁混合酵母后每二批到三批麦汁用一繁殖罐使酵母克服滞缓期进入对数生长期(一般要~h)再泵CCT。现在采用直接进罐法。即冷却通风后的麦汁用酵母计量泵定量添加酵母直接泵入CCT发酵。如酵母凝聚性强在进罐时用文丘里管或静态混合器使空气、酵母、麦汁混合均匀。接种量和起酵温度直接进罐法缩短起酵时间采用较高接种量%~%接种后细胞浓度为(±)×个m。直接进罐法麦汁是分批进入CCT为减少VDK前驱物质α乙酰乳酸的生成量要求满罐时间在~h之内。麦汁接种温度一般低于主发酵温度~℃。使酵母繁殖在较低温度下进行减少酵母代谢副产物过多积累。.主发酵温度国内菌株:低温(~℃)中温(~℃)低温发酵:用于<oP麦汁浓度或发酵周期(单酿)大于d的啤酒。中温发酵:新引进菌株和新培育快速发酵菌株酿制淡爽啤酒。单酿发酵期小于d。原麦汁浓度为oP高发酵度啤酒(>%)外观浓度<~oP中发酵度啤酒(%~%)外观浓度<~~oP认为主发酵结束。.VDK还原大罐发酵后发酵一般称做VDK还原阶段。VDK还原初期一般不排酵母全部酵母参与VDK还原缩短还原时间。还原阶段温度控制有三种方式:()低于主发酵温度~℃模拟传统发酵控制有利于改善啤酒风味还原时间较长一般要~d。酵母也不易死亡和自溶。()和主发酵相同温度实际上发酵不分主、后发酵操作容易还原时间短旺季大多采用此法。()高于主发酵温度~℃高温还原还原时间可以缩短至~d此法是近代快速发酵法的一大特点。冷却、降温VDK还原阶段的终点根据成品啤酒控制VDK的含量定。优质啤酒希望VDK含量为mgL要求VDK低于mgL才称还原阶段基本结束可降温。在降温、排酵母、贮酒中VDK有少量下降则可达到要求。降温速度控制在~℃h。罐压控制大多数采用微压~主发酵结束后期才封罐逐步升压还原~d才升至最高值。由于罐耐压强度和实际需要CCT罐压一般最大控制在~MPa以后保持(或略有下降)至啤酒成熟。.酵母的排放和收集凝聚性啤酒酵母发酵度达到凝聚点(一般在发酵度%~%)啤酒酵母就逐步凝聚沉淀于器底而且沉淀紧密。温度和压力影响不大。当VDK还原至规定值(如<mgL)时可从锥底排放泥状酵母。酵母的存放:用酵母泥的~倍的无菌低温酿造水(~℃)覆盖存放温度不超过℃每天换一次无菌水。.单酿罐发酵贮酒单酿罐发酵适宜制造淡爽型啤酒追求新鲜口感贮酒期较短。在~℃左右排放酵母罐内继续降温至℃(约需ld)在℃贮酒~d理化和感官指标达到标准可过滤、包装。单酿罐罐内啤酒酵母常常排放不够彻底罐内啤酒的品温、罐壁和中心不均衡。容易引起酵母自溶增加杂味不宜长时间贮酒。四、两罐法发酵典型比尔森型啤酒常称作LagerBeer陈贮啤酒。特点:较长后熟期(传统发酵~d)风味有陈酿香味口味柔和、醇厚、细腻泡沫细腻和稳定啤酒浓度一般为l~oP在啤酒中属高级酒。大罐酿造LagerBeer国内外多采用两罐法发酵技术。分为两种:典型两罐法:VDK还原至mgL以下发酵结束品温~℃凝聚性酵母排放浓度到~×m粉末性酵母离心浓度~×个m板式换热器急冷贮酒罐。贮酒罐:在CO背压MPa导入啤酒贮存模拟传统两罐法:主酵结束提前~d降温发酵度~~℃排放酵母后贮罐~dVDK还原情况降温℃罐压逐步升高至~MPa开始几天排放酵母贮酒~d。啤酒在低温(~℃)下贮酒期可分三类:~d普通型~d国内销售高级酒~d外销高级酒长贮酒期是它们的共同特点在贮酒期中酒的化学和生物化学变化并不大而物理化学变化很大促使酒体更成熟、完美、稳定性更好。成品啤酒成品啤酒一、啤酒的过滤:硅藻土、离心机二、啤酒的灌装:等压三、啤酒杀菌:四、啤酒标准:GB

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