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啤酒发酵工艺流程.doc

啤酒发酵工艺流程

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2017-12-28 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《啤酒发酵工艺流程doc》,可适用于高等教育领域

啤酒发酵工艺流程啤酒发酵工艺流程锥形罐工作原理与罐体结构锥形发酵罐工作原理锥形罐发酵法发酵周期短、发酵速度快的原因是由于锥形罐内发酵液的流体力学特性和现代啤酒发酵技术采用的结果。接种酵母后由于酵母的凝聚作用使得罐底部酵母的细胞密度增大导致发酵速度加快发酵过程中产生的二氧化碳量增多同时由于发酵液的液柱高度产生的静压作用也使二氧化碳含量随液层变化呈梯度变化见表因此罐内发酵液的密度也呈现梯度变化此外由于锥形罐体外设有冷却装置可以人为控制发酵各阶段温度。在静压差、发酵液密度差、二氧化碳的释放作用以及罐上部降温产生的温差这些推动力的作用下罐内发酵液产生了强烈的自然对流增强了酵母与发酵液的接触促进了酵母的代谢使啤酒发酵速度大大加快啤酒发酵周期显著缩短。另外由于提高了接种温度、啤酒主发酵温度、双乙酰还原温度和酵母接种量也利于加快酵母的发酵速度从而使发酵能够快速进行。锥形发酵罐基本结构罐顶部分罐顶为一圆拱形结构中央开孔用于放置可拆卸的大直径法兰以安装CO和CIP管道及其连接件罐顶还安装防真空阀、过压阀和压力传感器等罐内侧装有洗涤装置也安罐体部分罐体为圆柱体是罐的主体部分。发酵装有供罐顶操作的平台和通道。罐的高度取决于圆柱体的直径与高度。由于罐直径大耐压低一般锥形罐的直径不超过m。罐体的加工比罐顶要容易罐体外部用于安装冷却装置和保温层并留一定的位置安装测温、测压元件。罐体部分的冷却层有各种各样的形式如盘管、米勒扳、夹套式并分成段用管道引出与冷却介质进管相连冷却层外覆以聚氨酯发泡塑料等保温材料保温层外再包一层铝合金或不锈钢板也有使用彩色钢板作保护层。圆锥底部分圆锥底的夹角一般为也有但这多用于大容量的发酵罐。发酵罐的圆锥底高度与夹角有关夹角越小锥底部分越高。一般罐的锥底高度占总高度的左右不要超过。圆锥底的外壁应设冷却层以冷却锥底沉淀的酵母。锥底还应安装进出管道、阀门、视镜、测温、测压得传感元件等。此外罐的直径与高度比通常为总高度最好不要超过m以免引起强烈对流影响酵母和凝固物的沉降。制罐材料可用不锈钢或碳钢若使用碳钢罐内壁必须涂以对啤酒口味没有影响的且无毒的涂料。发酵罐工作压力可根据罐的工作性质确定一般发酵罐的工作压力控制在MPa。罐内壁必须光滑平整不锈钢罐内壁要进行抛光处理碳钢罐内壁涂料要均匀无凹凸面无颗粒状凸起。锥形发酵罐主要尺寸的确定径高比锥形罐呈圆柱锥底形圆筒体的直径与高度之比为。一般径高比越大发酵时自然对流越强烈酵母发酵速度快但酵母不容易沉降啤酒澄清困难。一般直径与麦汁液位总高度之比应为直径与柱形部分麦汁高度之比应为。罐容量罐容量越大麦汁满罐时间越长发酵增殖次数多、时间长会造成双乙酰前驱物质形成量增大双乙酰产生量大、还原时间长。此外还会造成出酒、清洗、重新进麦汁等非生产时间延长且用冷高峰期峰值高造成供冷紧张。由于二氧化碳的释放和泡沫的产生罐有效容积一般为罐总量的左右。锥角一般在之间常用不锈钢罐常用锥角内有涂料的钢罐锥角为以利于酵母的沉降与分离。冷却夹套和冷却面积锥形发酵罐冷却常采用间接冷却。国内一般采用半圆管、槽钢、弧形管夹套或米勒板氏夹套在低温低压、MPa下用液态二次冷媒冷却国外多采用换热片式爆炸成型一次性冷媒直接蒸发式冷却。一次性冷酶如液氨蒸发温度为蒸发后的压力为MPaMPa对夹套耐压性要求较高。由于啤酒冰点温度一般为为防止啤酒在罐内局部结冰冷媒温度应在左右。国内常采用的酒精水溶液或丙二醇水溶液作为冷媒。根据罐的容量不同冷却可采用二段式或三段式。冷却面积根据罐体的材料而定不锈钢材料一般为mm发酵液碳钢罐为mm发酵液。锥底冷却面积不宜过大防止贮酒期啤酒的结冰。隔热层和防护层绝热层材料要求导热系数小、体积质量低、吸水少、不易燃等特性。常用绝热材料有聚酰胺树脂、自熄式聚苯乙烯塑料、聚氨基甲酸乙酯、膨胀珍珠岩粉和矿渣棉等。绝热层厚度一般为mm。外保护层一般采用mm厚的铝合金板、马口铁板或mm的不锈钢板近来瓦楞型板比较受欢迎。罐体的耐压发酵产生一定的二氧化碳形成罐顶压力罐压应设有二氧化碳调节阀罐顶设有安全阀。当二氧化碳排出、下酒速度过快、发酵罐洗涤时二氧化碳溶解等都会造成罐内出现负压因此必须安装真空阀。下酒前要用二氧化碳或压缩空气背压避免罐内负压的产生造成发酵罐瘪罐。锥形罐发酵工艺锥形罐发酵的组合形式锥形罐发酵生产工艺组合形式有以下几种发酵贮酒式此种方式两个罐要求不一样耐压也不同对于现代酿造来说此方式意义不大。发酵后处理式即一个罐进行发酵另一个罐为后熟处理。对发酵罐而言将可发酵性成分一次完成基本不保留可发酵性成分发酵产生的CO全部回收并贮存备用然后转入后处理罐进行后熟处理。其过程为将发酵结束的发酵液经离心分离去除酵母和冷凝固物再经薄板换热器冷却到贮酒温度进行天的低温贮存后开始过滤。发酵后调整式即前一个发酵罐类似一罐法进行发酵、贮酒完成可发酵性成分的发酵回收CO、回收酵母进行CO洗涤经适当的低温贮存后在后调整罐内对色泽、稳定性、CO含量发酵主要工艺参数的确定等指标进行调整再经适当稳定后即可开始过滤操作。发酵周期由产品类型、质量要求、酵母性能、接种量、发酵温度、季节等确定一般天。通常夏季普通啤酒发酵周期较短优质啤酒发酵周期较长淡季发酵周期适当延长。酵母接种量一般根据酵母性能、代数、衰老情况、产品类型等决定。接种量大小由添加酵母后的酵母数确定。发酵开始时×个ml发酵旺盛时×个ml排酵母后×个ml左右贮酒时×个ml。发酵最高温度和双乙酰还原温度啤酒旺盛发酵时的温度称为发酵最高温度一般啤酒发酵可分为三种类型低温发酵、中温发酵和高温发酵。低温发酵旺盛发酵温度左右中温发酵旺盛发酵温度高温发酵旺盛发酵温度。国内一般发酵温度为。双乙酰还原温度是指旺盛发酵结束后啤酒后熟阶段主要是消除双乙酰时的温度一般双乙酰还原温度等于或高于发酵温度这样既能保证啤酒质量又利于缩短发酵周期。发酵温度提高发酵周期缩短但代谢副产物量增加将影响啤酒风味且容易染菌双乙酰还原温度增加啤酒后熟时间缩短但容易染菌又不利于酵母沉淀和啤酒澄清。温度低发酵周期延长。罐压根据产品类型、麦汁浓度、发酵温度和酵母菌种等的不同确定。一般发酵时最高罐压控制在MPa。一般最高罐压为发酵最高温度值除以单位MPa。采用带压发酵可以抑制酵母的增殖减少由于升温所造成的代谢副产物过多的现象防止产生过量的高级醇、酯类同时有利于双乙酰的还原并可以保证酒中二氧化碳的含量。啤酒中CO含量和罐压、温度的关系为COmmpt其中p罐压压力表读数MPat啤酒品温满罐时间从第一批麦汁进罐到最后一批麦汁进罐所需时间称为满罐时间。满罐时间长酵母增殖量大产生代谢副产物α乙酰乳酸多双乙酰峰值高一般在h最好在h以内。发酵度可分为低发酵度、中发酵度、高发酵度和超高发酵度。对于淡色啤酒发酵度的划分为低发酵度啤酒其真正发酵度中发酵度啤酒其真正发酵度高发酵度啤酒其真正发酵度以上超高发酵度啤酒干啤酒其真正发酵度在以上。目前国内比较流行发酵度较高的淡爽性啤酒。锥形发酵罐工艺要求应有效的控制原料质量和糖化效果每批次麦汁组成应均匀如果各批麦汁组成相差太大将会影响到酵母的繁殖与发酵。如P麦汁成分要求为浓度mm色度EBC单位pHα氨基氮mgL。大罐的容量应与每次糖化的冷麦汁量以及每天的糖化次数相适应要求在h内装满一罐最多不能超过h进罐冷麦汁对热凝固物要尽量去除如能尽量分离冷凝固物则更好。冷麦汁的温度控制要考虑每次麦汁进罐的时间间隔和满罐的次数如果间隔时间长次数多可以考虑逐批提高麦汁的温度也可以考虑前一、二批不加酵母之后的几批将全量酵母按一定比例加入添加比例由小到大但应注意避免麦汁染菌。也有采用前几批麦汁添加酵母最后一批麦汁不加酵母的办法。冷麦汁溶解氧的控制可以根据酵母添加量和酵母繁殖情况而定一般要求每批冷麦汁应按要求充氧混合冷麦汁溶解氧不低于mgL。控制发酵温度应保持相对稳定避免忽高忽低。温度控制以采用自动控制为好。应尽量进行CO回收以便于进行CO洗涤、补充酒中CO和以CO背压等。发酵罐最好采用不锈钢材料制作以便于清洗和杀菌当使用碳钢制作发酵罐时应保持涂料层的均匀与牢固不能出现表面凹凸不平的现象使用过程中涂料不能脱落。发酵罐要装有高压喷洗装置喷洗压力应控制在MPa或更高。操作步骤一罐法发酵接种选择已培养好的代酵母或生产中发酵降糖正常双乙酰还原快、微生物指标合格的发酵罐酵母作为种子后者可采用罐罐的方式进行串种。接种量以满罐后酵母数在×个ml为准。满罐时间正常情况下要求满罐时间不超过h扩培时可根据启发情况而定。满罐后每隔天排放一次冷凝固物共排次。主发酵温度普通酒优质酒旺季可以升高。当外观糖度降至时可封罐升压。发酵罐压力控制在MPa。双乙酰还原主发酵结束后关闭冷媒升温至进行双乙酰还原。双乙酰含量降至mgL以下时开始降温。降温双乙酰还原结束后降温h内使温度由降至停留天进行酵母回收。亦可在发酵过程中回收酵母以保证更多的高活性酵母。旺季或酵母不够用时可在主发酵结束后直接回收酵母。贮酒回收酵母后锥形罐继续降温h内使温度降至并在此温度下贮酒。贮酒时间淡季天以上旺季天以上。酵母的回收锥形罐发酵法酵母的回收方法不同于传统发酵主要区别有回收时间不定可以在啤酒降温到以后随时排放酵母而传统发酵只能在发酵结束后才能进行回收的温度不固定可以在下进行也可以在或下进行回收的次数不固定锥形罐回收酵母可分几次进行主要是根据实际需要多次进行回收回收的方式不同一般采用酵母回收泵和计量装置、加压与充氧装置同时配备酵母罐且体积较大可容纳几个罐回收的酵母相同或相近代数贮存方式不同锥形罐一般不进行酵母洗涤贮存温度可以调节贮存条件较好。一般情况下发酵结束温度降到以下时应及时回收酵母。若酵母回收不及时锥底的酵母将很快出现自溶。回收酵母前锥底阀门要用vv的酒精溶液棉球灭菌回收或添加酵母的管路要定期用的NaOH俗称火碱溶液洗涤分钟管路每次使用前先通的热水分钟、的消毒液HO等分钟管路使用后先用清水冲洗分钟再用热水灭菌分钟。酵母使用代数越多厌氧菌的污染一般都会增加酵母使用代数最好不要超过代。对厌氧菌污染的酵母不要回收最好做灭菌处理后再排放。回收酵母时注意要缓慢回收防止酵母在压力突然降低造成酵母细胞破裂最好适当备压要除去上、下层酵母回收中层强壮酵母酵母回收后贮存温度贮存时间不要超过天。酵母泥回收后要及时添加倍的的无菌水稀释经目的酵母筛过滤除去杂质每天洗涤次。若回收酵母泥污染杂菌可以进行酸洗食用级磷酸用无菌水稀释至mm加入回收的酵母泥中调制pH搅拌均匀后静置h以上倾去上层酸水即可投入使用。经过酸洗后可以杀灭以上的细菌。酵母使用代数有人研究发现在同样的条件下代酵母的发酵周期较长但降糖、还原双乙酰的能力较好代酵母在发酵周期、降糖、还原双乙酰能力等方面最好酵母活性最强代酵母以后发酵周期逐渐延长酵母的降糖能力和双乙酰还原能力也逐渐下降产品质量将变差。如果麦汁的营养丰富α氨基氮含量高大于mgL回收酵母的活性高而麦汁营养缺乏时回收的酵母活性很差对下一轮发酵和啤酒质量有明显影响。回收酵母泥时用的美蓝染色测定酵母死亡率若死亡率超过就不能再使用一般回收酵母死亡率应在以下。CO的回收CO是啤酒生产的重要副产物根据理论计算每kg麦芽糖发酵后可以产生kg的CO每kg葡萄糖可以产生kg的CO实际发酵时前天的CO不纯不能回收CO的实际回收率仅为理论值的kg。CO。经验数据为啤酒生产过程中每百升麦汁实际可以回收CO约为回收和使用工艺流程为CO收集洗涤压缩干燥净化液化和贮存气化使用收集CO发酵天后检查排出CO的纯度为以上CO的压力为kPa经过泡沫捕集器和水洗塔除去泡沫和微量酒精及发酵副产物不断送入橡皮气囊使CO回收设备连续均衡运转。洗涤CO进入水洗塔逆流而上水则由上压缩水洗后喷淋而下。有些还配备高锰酸钾洗涤器能除去气体中的有机杂质。的CO气体被无油润滑CO压缩机级压缩。第级压缩到MPa表压冷凝到第级压缩到MPa表压冷凝到。干燥经过级压缩后的CO气体约MPa进入台干燥器器内装有硅胶或分子筛可以去除CO中的水蒸汽防止结冰。也有把干燥放在净化操作后。净化经过干燥的CO再经过台活性碳过滤器净化。器内装有活性炭清除CO气体中的微细杂质和异味。要求台并联其中台再生备用内有电热装置有的用蒸汽再生要求应在h内再生次。液化和贮存CO气体被干燥和净化后通过列管式CO净化器。列管内流动的CO气体冷凝到以下时转变成、MPa的液体CO进入贮罐列管外流动的冷媒R蒸发后吸入致冷机。气化液态CO的贮罐压力为MPa之间通过蒸汽加热蒸发装置使液体CO转变为气体CO输送到各个用气电。回收的CO纯度要大于vv其中水的的最高含量为油的最高含量为mgL硫的最高含量为mgL残余气体的最高含量为将CO溶于不能出现不愉快的味道和气味。锥形罐的清洗与消毒在啤酒生产中卫生管理至关重要。生产环节中清洗和消毒杀菌不严格所带来的直接后果是轻度污染使啤酒口感差保鲜期短质量低劣严重污染可使啤酒酸败和报废。发酵大罐的微生物控制啤酒发酵是纯粹啤酒酵母发酵发酵过程中的有害微生物的污染是通过麦汁冷却操作、输送管道、阀门、接种酵母、发酵空罐等途径传播的而发酵空罐则是最大的污染源。因此必须对啤酒发酵罐进行洗涤及消毒杀菌。杀菌剂的选择设备、方法、杀菌剂对大罐洗涤质量起着决定作用而选择经济、高效、安全的消毒杀菌剂则是关键。我国大多数啤酒厂所采用的杀菌剂大致有CIO、双氧水、过氧乙酸、甲醛等使用效果最好的是CIO。异常发酵现象和处理方法发酵液翻腾现象造成酒液澄清慢过滤困难质量较差产生的原因主要是由于冷却夹套开启不当造成上部温度与工艺曲线偏差罐中部温度更高引起发酵液强烈对流。另外压力不稳急剧升降也会造成翻腾。解决办法检查仪表是否正常严格控制冷却温度避免上部酒液温度过高保持罐内压力稳定。发酵罐结冰当罐的下部温度与工艺曲线偏差左右会使贮酒期罐内温度达到啤酒的冰点可能导致冷却带附近结冰。啤酒冰点温度的经验计算公式为GA×P×式中A啤酒中酒精含量mmP原麦汁浓度mmG冰点结冰的原因仪表失灵、温度参数选择不当、热电阻安装位置深度不合适、仪表精度差、操作不当等。解决的办法检查测温元件及仪表误差特别要检查铂电阻是否泄漏若泄漏应烘烤后石蜡密封或更换选择恰当的测温点位置和热电阻插入深度加强工艺管理、及时排放酵母冷媒液温度应控制在不能采用的冷媒液。酵母自溶原因当罐下部温度与中、下部温度差以上时会造成酵母沉降困难和酵母自溶现象。罐底酵母泥温度过高、维持时间过长也会造成酵母自溶产生酵母味有时会出现啤酒杀菌后混浊。解决的办法检查仪表是否正常及时排放酵母泥冷媒温度保持贮酒期上、中、下温度保持在之间。饮用啤酒后上头现象原因一般啤酒中高级醇含量超过mgL异丁醇超过mgL异就会造成饮用啤酒后的上头现象。解决办法选用高级醇产戊醇含量超过mgL时生量低的酵母菌种适当提高酵母添加量减少酵母的增殖量酵母细胞数以×个ml为宜控制P麦汁α氨基氮含量在mgL左右控制麦汁中溶解氧含量在mgL控制好发酵温度和罐压。双乙酰还原困难发酵结束后双乙酰含量一直偏高达不到要求。造成这种现象的原因有麦汁中α氨基氮含量偏低代谢产生的α乙酰乳酸多造成双乙酰峰值高迟迟降不下来采取高温快速发酵麦汁中可发酵性糖含量高酵母增殖量大利于双乙酰的形成主发酵后期酵母过早沉降发酵液中悬浮的酵母数过少双乙酰还原能力差使用的酵母衰老或酵母还原双乙酰的能力差等。解决办法控制麦汁中α氨基氮含量mgL避免过高或过低适当提高酵母接种量和满罐温度双乙酰还原温度适当提高发酵温度不宜过高升温后采用加压发酵抑制酵母的增殖主发酵结束后降温幅度不宜太快采用双乙酰还原能力强的菌种添加高泡酒加快双乙酰的还原用CO洗涤排除双乙酰降温后与其他罐的酒合滤。双乙酰回升发酵结束后双乙酰合格经过低温贮酒或过滤以后或经过杀菌双乙酰的含量增加的现象称为双乙酰回升。双乙酰回升的主要原因有啤酒中双乙酰前驱物质残留量高滤酒后吸氧造成杀菌后双乙酰超标的回升现象发酵后期染菌造成双乙酰回升过滤后吸氧使酵母再繁殖产生α乙酰乳酸经氧化后使双乙酰含量增加。解决办法过滤时尽可能减少氧的吸入过滤后清酒不宜长时间存放更不能再不满罐的情况下放置过夜清酒中添加抗氧化剂如抗坏血酸等或添加葡萄糖氧化酶消除酒中的溶解氧灌装机要用二氧化碳背压灌酒时用清酒或脱氧水引沫以保证完全排除瓶颈空气避免啤酒吸氧。发酵中止现象发酵液发酵中止即所谓的不降糖。造成这种现象的原因有麦芽汁营养不够低聚糖含量过高α氨基氮不足酸度过高或过低酵母凝聚性强造成早期絮凝沉淀酵母退化发生突变导致不降糖酵母自发突变产生呼吸缺陷型酵母所致。解决办法如果是由酵母凝聚性强造成早期絮凝沉淀所致。可以通过增加麦汁通风量调整发酵温度待糖度降到接近最终发酵度时再降温以延长高温期。但会改进酵母的凝聚性能最好采用分离凝聚性较弱的酵母菌株解决这一现象。如果是因酵母退化发生突变导致不降糖所致。可以采用更换新的酵母菌种来解决。如果是由酵母自发突变产生呼吸缺陷型酵母所致。可以从原菌种重新扩培或更换菌种。此外在麦芽汁制备过程中要加强蛋白质的水解适当降低蛋白质分解温度并延长蛋白质分解时间糖化时要适当调整糖化温度加强低温段的水解保证足够的糖化时间并调整好醪液的PH值。四、其它啤酒发酵技术一纯生啤酒酿造技术纯生啤酒是经过严格无菌处理非热杀菌确保酒液内没有任何活体酵母或其他微生物保质期达六个月到一年又称为冷杀菌啤酒。纯生啤酒是近几十年逐步发展起来的一种啤酒新产品其追求的目标是啤酒口感的新鲜、纯正和爽口。由于冷杀菌技术的不断完善使纯生啤酒的产量日益增加成为啤酒行业市场竞争的一个热点之一。可以预计我国今后几年内纯生啤酒将会在啤酒销售市场占据重要地位。纯生啤酒的质量要求具有熟啤酒相同的生物稳定性和非生物稳定性较长时间内保持啤酒的新鲜程度风味稳定性具有较好的香味和口味、以及良好的酒体外观和泡沫性能符合规定的理化指标要求。即纯生啤酒除了不采用热杀菌外其他质量要求与熟啤酒相同。纯生啤酒生产中存在的主要问题由于未经热杀菌啤酒中蛋白酶A的活性仍然存在对啤酒的泡沫影响较大造成啤酒泡沫的泡持性较差。纯生啤酒的衡量标准测定啤酒中蔗糖转化酶的活性。一般经过巴氏杀菌或瞬间杀菌的啤酒蔗糖转化酶的活性被破坏测定有无蔗糖转化酶活性可以判断是否为纯生啤酒。纯生啤酒生产方式纯生啤酒生产必须做到整个生产过程无菌或得到控制最后进入到无菌过滤组合系统进行无菌过滤。包括复式深层无菌过滤系统和膜式无菌过滤系统。经过无菌过滤后要求能基本除去酵母及其它所有微生物营养细胞无菌过滤LRV确保纯生啤酒的生物稳定性。

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