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啤酒酿造工艺学啤酒发酵啤酒酿造工艺学啤酒发酵第五章 啤酒发酵 为使麦汁向啤酒转化，麦汁中所含的糖分必须被酵母中的酶为使麦汁向啤酒转化，麦汁中所含的糖分必须被酵母中的酶发酵成乙醇和二氧化碳。在这个转变过程中，也形成了对啤酒口发酵成乙醇和二氧化碳。在这个转变过程中，也形成了对啤酒口味、香味及其它特性有重要影响的发酵副产物。这些副产物的形味、香味及其它特性有重要影响的发酵副产物。这些副产物的形成和部分分解与酵母的新陈代谢密切相关，因此要引起注意。成和部分分解与酵母的新陈代谢密切相关，因此要引起注意。第1页/共88页主酵、后酵和过滤(1)发酵池 (2)后酵罐 (3)锥形罐 (4)过滤机 (5)高温瞬时杀菌机第2页/共88页第一节 啤酒发酵过程中的物质转化 酵母将麦汁中的糖分发酵成乙醇和二氧化碳这一过程最为重要。发酵期间通过酵母新陈代谢形成的副产物起着特殊的作用，这些副产物中的某些物质部分又被重新分解。这些发酵副产物同酒花成分一起对啤酒的口味和香味起着决定性的作用。因此，了解这些副产物的形成和分解十分重要。第3页/共88页一、糖发酵成酒精和二氧化碳 糖分发酵根据Gay-Lussac反应式为:在标准状态下，1mol葡萄糖释放出169kJ的能量(放热过程)，因此若想保持恒温，就需要冷却。第4页/共88页第5页/共88页 麦汁中的糖分并不是同时发酵。多糖首先必须被分解，所以酵母最先作用单糖然后才能分解多糖。因此将发酵分为：起发酵糖(己糖)；主发酵糖(麦芽糖)；后发酵糖(麦芽三糖)。蔗糖也可被酵母发酵，因为酵母细胞壁上有转化酶(分解酶)，因此蔗糖也可以像起发酵糖一样被酵母利用。第6页/共88页发酵度发酵度：浸出物浓度下降的百分数发酵度：浸出物浓度下降的百分数发酵度发酵度%=%=（发酵前的浓度（发酵前的浓度-发酵后的浓度）发酵后的浓度）100/100/发酵前的浓度发酵前的浓度外观发酵度：直接用糖度计测定发酵前后的浓度外观发酵度：直接用糖度计测定发酵前后的浓度计算而得。计算而得。真正发酵度：将酒液中的酒精和二氧化碳蒸发后，真正发酵度：将酒液中的酒精和二氧化碳蒸发后，再用水补充至原来体积，测定其浓度再计再用水补充至原来体积，测定其浓度再计算而得。算而得。真正发酵度真正发酵度=外观发酵度外观发酵度0.8190.819第7页/共88页影响发酵中转化速度的因素(1)(1)麦汁特性：发酵速度首先取决于麦汁中冷凝固物和热麦汁特性：发酵速度首先取决于麦汁中冷凝固物和热凝固物的分离程度、麦汁通风情况以及麦汁组成是否凝固物的分离程度、麦汁通风情况以及麦汁组成是否符合酵母要求。符合酵母要求。(2)(2)发酵温度：酒精发酵速度随着温度上升明显加快，而发酵温度：酒精发酵速度随着温度上升明显加快，而低温下发酵速度会减慢。低温下发酵速度会减慢。(3)(3)酵母量：酵母细胞和麦汁之间的接触面积对于物质转酵母量：酵母细胞和麦汁之间的接触面积对于物质转化来说非常重要。接触面积随酵母细胞浓度的增加而化来说非常重要。接触面积随酵母细胞浓度的增加而扩大。酵母量用细胞数扩大。酵母量用细胞数mLmL表示。酵母细胞数在生表示。酵母细胞数在生长最旺盛阶段可达长最旺盛阶段可达(3(34)4)10107 7个个mLmL，在某些工艺，在某些工艺中甚至可达中甚至可达10108 8个个mLmL。酵母接种量一般为。酵母接种量一般为2102107 7个个酵母细胞酵母细胞/mL/mL麦汁，约麦汁，约0.60.60.7L0.7L浓酵母泥浓酵母泥/hL/hL麦汁。麦汁。第8页/共88页(4)(4)运动：通过运动运动：通过运动(循环、搅拌等循环、搅拌等)可加强细胞和可加强细胞和麦汁的接触，使发酵剧烈。麦汁的接触，使发酵剧烈。(5)(5)酵母菌种：发酵速度也是每个酵母菌种的遗酵母菌种：发酵速度也是每个酵母菌种的遗传特性，不同酵母种的发酵速度不同。传特性，不同酵母种的发酵速度不同。(6)(6)压力：压力不断上升会使发酵、酵母增殖和压力：压力不断上升会使发酵、酵母增殖和发酵副产物的形成逐渐停止。原因是溶解在发酵副产物的形成逐渐停止。原因是溶解在啤酒中啤酒中COCO2 2量在不断增加。量在不断增加。第9页/共88页二、发酵副产物的形成和分解 发酵副产物可分为以下两类：发酵副产物可分为以下两类：生青味物质生青味物质(双乙酰、醛、硫化物双乙酰、醛、硫化物)：这些物质赋予啤：这些物质赋予啤酒不纯正，不成熟、不协调的口味和气味。浓度高时，酒不纯正，不成熟、不协调的口味和气味。浓度高时，对啤酒质量具有不利影响。它们可在主酵和后酵进程对啤酒质量具有不利影响。它们可在主酵和后酵进程中通过生化途径从啤酒中分离出去；这也是啤酒后酵中通过生化途径从啤酒中分离出去；这也是啤酒后酵的目的。的目的。芳香物质芳香物质(高级醇、酯高级醇、酯)：这些物质主要决定啤酒的香：这些物质主要决定啤酒的香味。在一定浓度范围内，它们的存在是优质啤酒的前味。在一定浓度范围内，它们的存在是优质啤酒的前提条件。与生青味物质相反。芳香物质不能通过工艺提条件。与生青味物质相反。芳香物质不能通过工艺技术途径从啤酒中去除。技术途径从啤酒中去除。第10页/共88页主酵和后酵期间发酵副产物的浓度变化a)芳香物质 b)生青味物质第11页/共88页（一）双乙酰(联二酮)双乙酰是最主要的生青味物质。其含量超过味阈值时双乙酰是最主要的生青味物质。其含量超过味阈值时会导致啤酒口味不纯、有甜味直至馊饭味，浓度高时会会导致啤酒口味不纯、有甜味直至馊饭味，浓度高时会使啤酒具有奶油香味。由于戊二酮以相同的方式影响着使啤酒具有奶油香味。由于戊二酮以相同的方式影响着啤酒质量啤酒质量(以较高味阈值影响啤酒口味以较高味阈值影响啤酒口味)，所以称它们为联，所以称它们为联二酮，因为这两种联二酮物质都有邻位双羰基。二酮，因为这两种联二酮物质都有邻位双羰基。双乙酰：2,3一戊二酮：联二酮被视为啤酒成熟度的标志第12页/共88页前驱体的形成 联二酮的前驱体联二酮的前驱体-乙酰乳酸乙酰乳酸通过酵母的新陈代谢形成，通过酵母的新陈代谢形成，无嗅无味。在啤酒中觉察不到。它在酵母合成氨基酸的过无嗅无味。在啤酒中觉察不到。它在酵母合成氨基酸的过程中产生，由呼吸和发酵过程中形成的中间产物程中产生，由呼吸和发酵过程中形成的中间产物丙酮丙酮酸开始这一合成过程。此时形成的酸开始这一合成过程。此时形成的-乙酰乳酸被酵母细胞乙酰乳酸被酵母细胞传递给发酵底物。传递给发酵底物。-乙酰乳酸的形成取决于下列因素：乙酰乳酸的形成取决于下列因素：酵母菌种：形成时机和形成数量是各酵母菌种的典型特征；酵母菌种：形成时机和形成数量是各酵母菌种的典型特征；酵母量：酵母添加越多，酵母量：酵母添加越多，-乙酰乳酸形成就越多，分解也乙酰乳酸形成就越多，分解也越迅速和强烈；越迅速和强烈；氧含量：氧含量高使酵母作用产生大量的氧含量：氧含量高使酵母作用产生大量的-乙酰乳酸。乙酰乳酸。然而，这些因素的影响并不十分突出。即使采取专门然而，这些因素的影响并不十分突出。即使采取专门措施也几乎不能有效影响措施也几乎不能有效影响-乙酰乳酸的形成。乙酰乳酸的形成。第13页/共88页前驱体的转化 通过氧化脱羧由通过氧化脱羧由-乙酰乳酸形成联二酮一双乙酰和戊乙酰乳酸形成联二酮一双乙酰和戊二酮，此转化过程在酵母细胞之外进行，且不受其影响。二酮，此转化过程在酵母细胞之外进行，且不受其影响。相对来说很容易。下列因素可促进这个转化：相对来说很容易。下列因素可促进这个转化：降低降低pHpH值：值：pHpH值为值为4.24.44.24.4时，转化迅速；随着时，转化迅速；随着pHpH的提的提高，转化减弱。高，转化减弱。提高温度：温度越高，转化越迅速。提高温度：温度越高，转化越迅速。氧气吸入：啤酒摄入氧气可导致前驱体迅速向联二酮转化。氧气吸入：啤酒摄入氧气可导致前驱体迅速向联二酮转化。前驱体向联二酮的转化限制了啤酒成熟速度。前驱体向联二酮的转化限制了啤酒成熟速度。第14页/共88页联二酮的还原 形成的联二酮只能借助酵母细胞被进一步分解，以减少对啤酒口味的不利影响。联二酮的分解通过还原进行：-乙酰乳酸双乙酰（氧化过程）双乙酰 乙偶姻(3-羟基-2-丁酮)丁二醇第15页/共88页促使双乙酰还原发酵期间酵母活力。（10倍）主酵期分解能力恒定，后酵期下降。不同酵母菌种的还原能力区别不大温度后酵期酒液中的酵母浓度促进或阻碍酵母与酒液的接触防止酵母沉降加高泡酒第16页/共88页温度对酵母分解双乙酰的影响 第17页/共88页-乙酰乳酸和联二酮与发酵周期的关系 第18页/共88页-乙酰乳酸和联二酮与啤酒外观发酵度的关系 第19页/共88页发酵总结双乙酰(联二酮)的含量是啤酒成熟的标志。随着主酵期和后熟期的缩短，检查双乙酰含量的重要性也在不断增加。-乙酰乳酸必须迅速转化为联二酮。为此需快速发酵至接近最终发酵度；低pH值；酵母添加后要避免吸氧，主酵和后熟要在较高温度下进行(下面发酵工艺中，直至18)。后熟需要有活力和有生命力的酵母细胞。通过有效措施防止酵母沉降。具备一定浓度有活力的酵母细胞十分重要。成熟啤酒的双乙酰总量(连二酮和前驱体)的标准值为0.1mg/L以下。第20页/共88页（二）醛类的形成 主酵过程前三天形成，嫩啤酒20-30mg/L,成品酒8-10mg/L。l l发酵强烈发酵强烈l l发酵温度升高发酵温度升高l l酵母添加量过高酵母添加量过高 l l加压发酵加压发酵l l麦汁通风不足麦汁通风不足l l麦汁感染杂菌麦汁感染杂菌第21页/共88页醛类分解所有促进后酵和后熟的措施高温后酵麦汁充分通风提高后酵阶段的酵母浓度第22页/共88页（三）高级醇的形成途径 高级醇含量超过高级醇含量超过100mg/L100mg/L，啤酒口味和受欢，啤酒口味和受欢迎程度明显下降。一般控制在迎程度明显下降。一般控制在100mg/L100mg/L以内，下以内，下面啤酒应控制在面啤酒应控制在60-90mg/L60-90mg/L以内。以内。l l氨基酸脱氨、脱羧并还原氨基酸脱氨、脱羧并还原l l通过羟酸或酮酸形成通过羟酸或酮酸形成l l通过乙酸酯形成通过乙酸酯形成 80%80%高级醇在主酵阶段形成，后酵阶段增加高级醇在主酵阶段形成，后酵阶段增加很少。已形成的高级醇不能通过工艺措施使之还很少。已形成的高级醇不能通过工艺措施使之还原。必须通过主酵期间的控制来调节高级醇的含原。必须通过主酵期间的控制来调节高级醇的含量。量。第23页/共88页影响高级醇形成的因素主酵温度过高嫩啤酒的运动，如搅动或循环等麦汁氨基酸含量偏低接种麦汁的强烈通风强烈的麦汁追加发酵起始温度过高（8度以上）麦汁浓度过高（13%以上）第24页/共88页抑制高级醇形成的措施提高酵母接种量降低发酵起始温度降低发酵温度带压发酵添加酵母以后避免吸氧麦汁氨基酸含量充足第25页/共88页（四）酯类的形成 酯类是最重要的啤酒芳香物质，主要决定啤酯类是最重要的啤酒芳香物质，主要决定啤酒的香味。但酯的含量过高也会赋予啤酒不舒适酒的香味。但酯的含量过高也会赋予啤酒不舒适的苦味和果味。酯在主酵期间通过脂肪酸的酯化的苦味和果味。酯在主酵期间通过脂肪酸的酯化形成，少量酯也可通过高级醇的酯化形成。形成，少量酯也可通过高级醇的酯化形成。酯含量主要在主酵旺盛阶段增长。后熟阶段酯含量主要在主酵旺盛阶段增长。后熟阶段的增加量取决于后酵情况。若后酵周期较长，酯的增加量取决于后酵情况。若后酵周期较长，酯量可增加一倍左右。量可增加一倍左右。酯含量取决于啤酒品种和原麦汁浓度：酯含量取决于啤酒品种和原麦汁浓度：在上面发酵啤酒中，酯量可达在上面发酵啤酒中，酯量可达80mg/L80mg/L；在下面发酵啤酒中，酯量可达在下面发酵啤酒中，酯量可达60mg/L60mg/L。第26页/共88页啤酒中酯的种类 在啤酒中已发现约有在啤酒中已发现约有6060种不同的酯类种不同的酯类物质，其中以下物质，其中以下6 6种对啤酒口味具有重大意义：种对啤酒口味具有重大意义：乙酸乙酯乙酸乙酯 乙酸异戊酯乙酸异戊酯 乙酸异丁酯乙酸异丁酯 -乙酸苯脂乙酸苯脂 己酸乙酯己酸乙酯 辛酸乙酯辛酸乙酯第27页/共88页促进酯形成的因素麦汁浓度高于13最终发酵度和成品发酵度高麦汁通风减少主发酵温度较低主酵和后熟中的运动增加抑制酯形成的因素麦汁浓度低最终发酵度低麦汁通风提高主酵温度较高发酵时压力增高第28页/共88页（五）硫化物 通过酵母新陈代谢，形成了挥发性的通过酵母新陈代谢，形成了挥发性的硫化物，如硫醇硫化物，如硫醇 (RSH)(RSH)和其它化合物。这些和其它化合物。这些物质即使含量很低也能强烈影响啤酒的口味物质即使含量很低也能强烈影响啤酒的口味和气味。超过了味阈值，这些硫化物会使啤和气味。超过了味阈值，这些硫化物会使啤酒有一种不成熟的生啤酒味。酒有一种不成熟的生啤酒味。挥发性硫化物对啤酒口味产生的不利影挥发性硫化物对啤酒口味产生的不利影响也可能是污染了耐热细菌所致。它们也形响也可能是污染了耐热细菌所致。它们也形成同样的副产物。成同样的副产物。第29页/共88页硫化氢 在酒精发酵过程中，含硫的氨基酸形成硫化氢。在酒精发酵过程中，含硫的氨基酸形成硫化氢。当酵母缺乏或损失了生长素时也会导致啤酒中含当酵母缺乏或损失了生长素时也会导致啤酒中含有过高的硫化氢。硫化氢是一种易挥发的气体物有过高的硫化氢。硫化氢是一种易挥发的气体物质。在主酵和后熟过程中部分会被含量不断增加质。在主酵和后熟过程中部分会被含量不断增加的的COCO2 2吸收。下列因素可导致此吸收量增加：吸收。下列因素可导致此吸收量增加：l l温度升高；温度升高；l l液位升高。液位升高。啤酒中硫化氢的生化转化被视为主酵和后熟啤酒中硫化氢的生化转化被视为主酵和后熟的重要因素。的重要因素。第30页/共88页硫醇(RHS)和二甲基硫(DMS)硫醇类化合物中，醇的一硫醇类化合物中，醇的一OHOH基被一基被一SHSH基取代。基取代。它属于严重损害啤酒香味的化合物。并会导致啤它属于严重损害啤酒香味的化合物。并会导致啤酒有日光臭。硫醇量逐渐增加直至发酵度达到酒有日光臭。硫醇量逐渐增加直至发酵度达到60607070，然后下降。吸入的氧会使其氧化成对口，然后下降。吸入的氧会使其氧化成对口味和香味损害较小的二硫化物。味和香味损害较小的二硫化物。在制麦焙焦和麦汁煮沸时，我们已谈到了在制麦焙焦和麦汁煮沸时，我们已谈到了DMSDMS。酵母没有改变二甲基硫含量的能力，所以麦汁中酵母没有改变二甲基硫含量的能力，所以麦汁中的的DMSDMS会一成不变地带入啤酒中。会一成不变地带入啤酒中。第31页/共88页（六）有机酸 啤酒中存在的有机酸大部分是通过酵母由麦汁中的氨基酸转化而来；从氨基酸中脱去合成酵母细胞自身蛋白质所需的氨基(-NH2 2)形成有机酸。有机酸进入啤酒中，除了由类似的新陈代谢形成的高级醇外，还产生一系列影响啤酒口味的物质。第32页/共88页第33页/共88页第34页/共88页(七)其它的过程和转化 除形成副产物外，发酵时还会出现一系列对生产很有除形成副产物外，发酵时还会出现一系列对生产很有意义的其它过程和转化：意义的其它过程和转化：蛋白质组成的变化蛋白质组成的变化(酵母消耗酵母消耗140-200mg/L)140-200mg/L)；pHpH值下降（值下降（5.3-5.6 5.3-5.6 4.3-4.6 4.3-4.6）；）；啤酒的氧化还原势的变化啤酒的氧化还原势的变化(rH20-30(rH20-308-12)8-12)；啤酒色泽变浅啤酒色泽变浅,下降下降3EBC3EBC；苦味物质和多酚物质的分离析出，苦味物质和多酚物质的分离析出，-酸溶解度下降酸溶解度下降；CO2CO2的溶解，啤酒：的溶解，啤酒：0.43-0.48%,0.43-0.48%,损失损失0.03%0.03%，滤前，滤前0.47-0.52%0.47-0.52%；啤酒的澄清，滤前酵母数二百万啤酒的澄清，滤前酵母数二百万/毫升。毫升。第35页/共88页第二节 酵母扩大培养 酵母的纯种培养分为以下酵母的纯种培养分为以下3 3个阶段：个阶段：(1)(1)获得合适的酵母细胞；获得合适的酵母细胞；(2)(2)实验室扩培，直至达到实验室扩培，直至达到20L20L高泡嫩啤酒；高泡嫩啤酒；(3)(3)车间扩培，直至达到接种所需添加量。车间扩培，直至达到接种所需添加量。斜面试管（原菌种）斜面试管（原菌种）富氏瓶培养（或试管富氏瓶培养（或试管培养）培养）巴氏瓶培养（或三角瓶培养）巴氏瓶培养（或三角瓶培养）卡氏罐卡氏罐培养培养汉森罐培养汉森罐培养酵母繁殖罐培养酵母繁殖罐培养发酵罐。发酵罐。第36页/共88页试管培养三角瓶培养卡氏罐培养汉森罐培养容器容积0.51L1020L200300L或以上(有效容积)麦汁装填量10ml0.250.5L510L(接种12三角瓶酵母)200300L培养温度25272515201013培养时间23天2天35天1.52天酵母扩大培养的时间、温度和扩大培养量 第37页/共88页卡氏罐(1)无菌空气过滤器(2)取样阀(3)带橡皮腆的接种头(4)螺纹密封圈(5)螺纹密封圈(6)手柄第38页/共88页连续增殖的酵母扩培设备第39页/共88页扩培过程注意事项1.车间扩培时，酵母种液量与添加麦汁量之比不要超过1：3或l：4。2.在追加法中，追加麦汁的温度应与酵母种液温度相适应,因为骤然冷却会导致酵母因急冷作用而不再继续发酵。3.扩培温度应与发酵温度相适应，以便酵母提前适应生产条件。第40页/共88页第三节 主发酵（前发酵）麦汁接种后开始进入主酵。主酵期间的发酵通过温度和发酵周期进行控制。啤酒下酒到后酵间之前须计算发酵度。第41页/共88页一、接种所谓接种是指将酵母添加到麦汁中，开始进入发酵。所谓接种是指将酵母添加到麦汁中，开始进入发酵。即将添加酵母的麦汁叫接种麦汁，接种麦汁浓度的高即将添加酵母的麦汁叫接种麦汁，接种麦汁浓度的高低决定着成品啤酒分析得到的原麦汁浓度。原麦汁浓低决定着成品啤酒分析得到的原麦汁浓度。原麦汁浓度为理论上的接种麦汁浓度。接种麦汁的实际浓度通度为理论上的接种麦汁浓度。接种麦汁的实际浓度通常高于所期望的啤酒原麦汁浓度，因为从酵母接种到常高于所期望的啤酒原麦汁浓度，因为从酵母接种到灌装，原麦汁浓度总在发生变化灌装，原麦汁浓度总在发生变化(比如：酒头酒尾的比如：酒头酒尾的稀释，附着水或酒液混合稀释，附着水或酒液混合)。原麦汁浓度以原麦汁浓度以PlatoPlato表示，德国过去以及现在的其表示，德国过去以及现在的其它国家仍以它国家仍以%Plato%Plato表示。表示。第42页/共88页酵母添加 酵酵母母应应均均匀匀加加入入麦麦汁汁中中，同同时时，麦麦汁汁应应强强烈烈通风，以使起发迅速、旺盛。通风，以使起发迅速、旺盛。酵酵母母的的添添加加量量为为：酵酵母母细细胞胞数数(2(23)3)10107 7个个mLmL麦汁麦汁=0.6=0.60.7L0.7L稠酵母泥稠酵母泥hLhL麦汁。麦汁。由由此此，我我们们可可推推算算出出稠稠酵酵母母泥泥中中的的酵酵母母细细胞胞数为数为3103109 9个个mLmL0.5L0.5L稠稠酵酵母母泥泥hLhL麦麦汁汁中中的的酵酵母母，细细胞胞数数约约1.5101.5107 7个个mLmL麦汁麦汁1L1L稠酵母泥稠酵母泥hLhL麦汁中的酵母细胞数约麦汁中的酵母细胞数约3 3 10107 7个个mLmL麦汁。麦汁。第43页/共88页带麦汁通风的酵母连续添加设备(“Turbo-Air型”)(1)旋涡沉淀槽 (2)酵母罐 (3)浮选罐 (4)薄板冷却器 第44页/共88页二、主发酵 麦汁冷却到麦汁冷却到6.06.08.08.0，送入酵母增殖槽，添加酵母，送入酵母增殖槽，添加酵母泥（泥（0.5%0.65%0.5%0.65%）与麦汁充分混合，此时细胞浓度为）与麦汁充分混合，此时细胞浓度为80012008001200万个万个/ml/ml。816h816h后，表面形成一层白色泡沫，倒后，表面形成一层白色泡沫，倒槽。槽。低泡期：倒槽后低泡期：倒槽后45h45h，四周出现白色泡沫，并扩展至全液，四周出现白色泡沫，并扩展至全液面。吹开泡沫，可看到二氧化碳气泡涌上液面。维持面。吹开泡沫，可看到二氧化碳气泡涌上液面。维持1212天，天，温度上升温度上升0.50.80.50.8/d/d，糖度平均下降，糖度平均下降0.30.50.30.5 P/dP/d。高泡期：高泡期：2323天后，泡沫增高达天后，泡沫增高达2530cm2530cm，表面呈棕黄色，表面呈棕黄色，为发酵旺盛期。维持为发酵旺盛期。维持2323天，降糖天，降糖1.51.5 p/dp/d以上。需注意降温。以上。需注意降温。落泡期：落泡期：4545天后，发酵逐渐减弱，气泡减少、回缩，泡沫天后，发酵逐渐减弱，气泡减少、回缩，泡沫由棕黄色变成棕褐色泡盖。控制液温下降由棕黄色变成棕褐色泡盖。控制液温下降0.50.5/d/d左右，降糖左右，降糖0.50.80.50.8 P/dP/d，维持，维持2 2天左右。天左右。6767天后，进入末期，降糖天后，进入末期，降糖0.20.40.20.4 P/dP/d。最后一天，急剧降温，使酵母沉淀良好，并。最后一天，急剧降温，使酵母沉淀良好，并下酒进入后酵。下酒进入后酵。第45页/共88页传统主酵间设备(1)主发酵池(2)主酵室上层(3)主酵室下层(4)冷却间(5)冷却水进管(6)冷却水排出管(7a)冷却蛇管(7b)冷却夹套(7c)冷却带(8)出口接管(9)开阀杆(10)下洒泵(11)下酒管道(12)CO2排出(13)酵母罐(14)酵母盆(15)抽风机(16)循环空气冷却管(17)冷空气进入主酵室(18)地漏 第46页/共88页主酵过程中的温度、浸出物含量及pH值变化 第47页/共88页全啤酒的外观发酵度和真正发酵度的图表 第48页/共88页主酵和后熟期间的浸出物含量变化 第49页/共88页三、下 酒 将主发酵后并除去多量沉淀酵母的发将主发酵后并除去多量沉淀酵母的发酵液送到后酵罐（储酒罐）内，这个过程酵液送到后酵罐（储酒罐）内，这个过程叫下酒。或者说叫下酒。或者说是指将嫩啤酒从主酵间导入是指将嫩啤酒从主酵间导入后酵间的过程。下酒时机要准确，也就是说后酵间的过程。下酒时机要准确，也就是说辨认下酒成熟十分重要。下酒时将不同糖化辨认下酒成熟十分重要。下酒时将不同糖化锅次的嫩啤酒相互混合。锅次的嫩啤酒相互混合。第50页/共88页下酒时机确定A A测测糖糖度度：1212度度啤啤酒酒下下酒酒成成熟熟时时的的浸浸出出物物浓浓度度在在3.33.344左左右右，相相应应的的车车间间发发酵酵度度为为66666969左左右右。最最后后24h24h，浸浸出物浓度应仅下降出物浓度应仅下降0.20.20.30.3左右。左右。B B向向泡泡盖盖中中吹吹气气：如如果果用用力力向向仍仍未未落落下下的的泡泡盖盖中中吹吹气气，若若发发酵酵已已成成熟熟，泡泡盖盖不不应应再再合合拢拢。嫩嫩啤啤酒酒液液面面应应为为黑黑色色。若若发发酵酵不不够够，周周围围泡泡盖盖的的压压力力会会使使泡泡盖盖在在很很短短时时间间内内重重新新合合拢拢。啤酒液面看起来也很粘。啤酒液面看起来也很粘。C.C.酵母视杯：下酒前，用透明的小玻璃杯舀一杯嫩啤酒。若酵母视杯：下酒前，用透明的小玻璃杯舀一杯嫩啤酒。若酒液清亮透明，则说明发酵池中的酵母沉降得很好。当然酒液清亮透明，则说明发酵池中的酵母沉降得很好。当然酵母种类在酵母种类在这里起着重要作用。这里起着重要作用。第51页/共88页下酒方法 下酒有上面下酒和下面下酒两种方式，上面下下酒有上面下酒和下面下酒两种方式，上面下酒是把酒液经管道从储酒罐的上口注入。下面酒是把酒液经管道从储酒罐的上口注入。下面下酒是将酒液从储酒罐的下口注入。下酒前应下酒是将酒液从储酒罐的下口注入。下酒前应用用COCO2 2充满储酒罐，以驱除罐内氧气。下酒后充满储酒罐，以驱除罐内氧气。下酒后的液面上方应留的液面上方应留10cm-15cm10cm-15cm空隙，作为空隙，作为COCO2 2气气的压力储存。的压力储存。第52页/共88页四、酵母回收 下酒后，发酵池底部的酵母分为三层。下酒后，发酵池底部的酵母分为三层。最上层为上层酵母，主要由落下的泡盖和最后最上层为上层酵母，主要由落下的泡盖和最后沉降下来的酵母细胞组成。沉降下来的酵母细胞组成。中中层层为为核核心心酵酵母母，由由健健壮壮、发发酵酵力力强强的的酵酵母母细细胞组成。颜色看起来应尽可能浅。胞组成。颜色看起来应尽可能浅。最下面的较薄层为下层酵母，由最初沉降下来最下面的较薄层为下层酵母，由最初沉降下来的颗粒组成，如酒花树脂，凝固物颗粒等。的颗粒组成，如酒花树脂，凝固物颗粒等。第53页/共88页酵母保存 酵母最好立即重新使用。任何一种形式的酵母酵母最好立即重新使用。任何一种形式的酵母保存都会导致酵母性能衰退。保存保存都会导致酵母性能衰退。保存24h24h后，不可后，不可避免地会损害酵母。避免地会损害酵母。传传统统发发酵酵时时酵酵母母保保存存在在酵酵母母盆盆中中。酵酵母母盆盆大大多多带带有有可可使使酵酵母母保保持持0 0的的冷冷却却夹夹套套。酵酵母母盆盆悬悬挂挂在可倾翻的支架上以使酵母容易倒出。在可倾翻的支架上以使酵母容易倒出。酵母的保存温度越高，新陈代谢就越旺盛；缺酵母的保存温度越高，新陈代谢就越旺盛；缺乏营养物质时，酵母会分解自身物质，包括酶。乏营养物质时，酵母会分解自身物质，包括酶。因为酶是蛋白质，所以低温保存酵母以及除去因为酶是蛋白质，所以低温保存酵母以及除去酵母中溶解的酵母中溶解的COCO2 2和通入氧气十分重要，可使和通入氧气十分重要，可使酵母重新开始呼吸。酵母重新开始呼吸。第54页/共88页优良接种酵母应满足下列要求：无任何啤酒有害菌；死酵母细胞数不得超过5；起发速度快；发酵完全；发酵性能良好，可使用810代；酵母液应为浓泥状；外观干净、不应混有凝固物；必须能确保啤酒种类的香味和口味。第55页/共88页下列现象表明酵母发生了变异 随着代数的增加，酵母越来越呈絮片状。发酵变慢且越来越不完全；啤酒成熟度变差；酵母回收不好；啤酒口味越来越干；曰发酵强度变差；酵母沉降后呈汤状；发酵现象不正常；第56页/共88页导致酵母菌种变异的原因 发酵温度太高；发酵温度太高；麦汁中的营养物质不足；麦汁中的营养物质不足；酵母保藏方法不当；酵母保藏方法不当；接种麦汁被快速生成的杂菌污染；接种麦汁被快速生成的杂菌污染；工工艺艺方方面面的的原原因因，比比如如：温温度度波波动动过过大大；压压力力波动过大；麦汁浓度变化过大。波动过大；麦汁浓度变化过大。有有变变异异趋趋向向的的酵酵母母，必必须须被被新新一一代代的的培培养养酵酵母母所所取取代代。酵酵母母的的温温度度应应始始终终低低于于接接种种麦麦汁汁温度，这样接种时酵母可被激活。温度，这样接种时酵母可被激活。第57页/共88页第四节 后发酵 又称啤酒后熟、储酒，其目的为：继续发酵使残糖分解；饱和二氧化碳；促进澄清；促进成熟。第58页/共88页后发酵操作 储酒罐可用单批发酵液装满，也可几批发酵液混合储酒罐可用单批发酵液装满，也可几批发酵液混合分装几个储酒罐内，每个罐分分装几个储酒罐内，每个罐分2 2次、次、3 3次或次或4 4次加满。次加满。下酒后要实行下酒后要实行2323天敞口发酵，以排除啤酒中的生天敞口发酵，以排除啤酒中的生青味物质。一般下酒后青味物质。一般下酒后2424小时就有泡沫从罐口冒出，小时就有泡沫从罐口冒出，数天后泡沫变黄回缩，即行封罐，进行加压发酵。数天后泡沫变黄回缩，即行封罐，进行加压发酵。有时下酒后有时下酒后3434天仍无泡沫出现，可能为主发酵过天仍无泡沫出现，可能为主发酵过度，可加度，可加10%20%10%20%发酵旺盛的主发酵液来补救发酵旺盛的主发酵液来补救（俗称加高泡酒）。（俗称加高泡酒）。第59页/共88页后酵管理后酵期对发酵室温和罐内压力控制十分重要。封罐一周后酵期对发酵室温和罐内压力控制十分重要。封罐一周后，罐压应升到后，罐压应升到0.05MPa0.05MPa以上，以后逐渐上升，当罐压上以上，以后逐渐上升，当罐压上升到升到0.1MPa0.1MPa以上时应缓慢放掉部分以上时应缓慢放掉部分COCO2 2。整个后酵过程的。整个后酵过程的罐压应保持相对稳定罐压应保持相对稳定,不可忽高忽低。不可忽高忽低。后发酵温度多用室温控制，或储酒罐自身具备冷却设施后发酵温度多用室温控制，或储酒罐自身具备冷却设施时则自身冷却。传统的后发酵，多控制先高后低的储酒时则自身冷却。传统的后发酵，多控制先高后低的储酒温度，即前期控制温度，即前期控制3-53-5，而后逐步降温至，而后逐步降温至-1-1-1-1，降温速度随不同类型啤酒的储酒时间而定。新型的后发降温速度随不同类型啤酒的储酒时间而定。新型的后发酵工艺，前期温度控制得高一些，以期尽快降低双乙酰酵工艺，前期温度控制得高一些，以期尽快降低双乙酰含量；后期则保持含量；后期则保持7-147-14天的低温（天的低温（-1-0-1-0）储酒，以）储酒，以利利COCO2 2饱和酒内和澄清。饱和酒内和澄清。后发酵时间（也称酒龄）根据啤酒类型、原麦汁浓度和后发酵时间（也称酒龄）根据啤酒类型、原麦汁浓度和储酒温度不同而异，一般来说淡色啤酒的酒龄较长，浓储酒温度不同而异，一般来说淡色啤酒的酒龄较长，浓色啤酒的酒龄较短。国内传统的色啤酒的酒龄较短。国内传统的11-1411-14o op p熟啤酒和熟啤酒和10-1210-12o op p鲜啤酒的酒龄分别为鲜啤酒的酒龄分别为50-7550-75天和天和30-4030-40天，捷克比尔森外天，捷克比尔森外销啤酒的酒龄则较长，达销啤酒的酒龄则较长，达26-3926-39周。周。第60页/共88页第五节 大罐发酵 二十世纪六十年代以后世界各国广泛采用大罐二十世纪六十年代以后世界各国广泛采用大罐发酵法生产啤酒。各国设计和采用了多种型式的发酵法生产啤酒。各国设计和采用了多种型式的大容量发酵罐，如圆柱锥底罐（简称锥形罐）、大容量发酵罐，如圆柱锥底罐（简称锥形罐）、日本的朝日罐（日本的朝日罐（Asaki tankAsaki tank，19651965年）、美国的通年）、美国的通用罐（用罐（uni-tankuni-tank，19681968年）和西班牙的球形罐年）和西班牙的球形罐（Sphero tankSphero tank，19751975年）等。这些罐的容量从几年）等。这些罐的容量从几十吨到几百吨各异，具有完善的冷却和自控设施，十吨到几百吨各异，具有完善的冷却和自控设施，一般设置在露天。与传统发酵相比，有产量大、一般设置在露天。与传统发酵相比，有产量大、控制灵活、缩短发酵周期、减少厂房投资、降低控制灵活、缩短发酵周期、减少厂房投资、降低劳动强度和提高劳动生产率等优点。劳动强度和提高劳动生产率等优点。第61页/共88页二氧化碳排出洗涤器 冷却夹套 加压或真空装置人孔 发酵液面 冷冻剂进口 冷冻剂出口温度控制记录器 10温度计 11取样口 12麦汁管路13嫩啤酒管路 14酵母排出 15洗涤剂管路圆柱锥底发酵罐示意图第62页/共88页a 露天安装 b 室内安装（1）操作走道（2）带弯管的多管道连接板（3）上部操作走廊第63页/共88页A 锥罐内部的对流情况B 啤酒冷藏第64页/共88页一、锥形罐中的一、锥形罐中的“主酵、后酵主酵、后酵”要点要点(1)(1)最重要的是氮源供给。原则上要求：麦汁中的游离氨基氮最重要的是氮源供给。原则上要求：麦汁中的游离氨基氮含量为含量为200mg200mgL L麦汁，才能确保酵母营养。游离氨基氮麦汁，才能确保酵母营养。游离氨基氮含量不低于含量不低于180mg180mgL L麦汁。对于添加辅料的麦汁，其游麦汁。对于添加辅料的麦汁，其游离氨基氮最低值为：离氨基氮最低值为：140mg-150mg140mg-150mgL L麦汁。麦汁。(2)(2)麦汁通氧和酵母添加是重要的因素。我们已知道，这两个麦汁通氧和酵母添加是重要的因素。我们已知道，这两个因素对于剧烈快速起发影响很大。酵母添加量为因素对于剧烈快速起发影响很大。酵母添加量为231023107 7个个mLmL麦汁麦汁 1L1L浓酵母泥浓酵母泥hLhL麦汁。麦汁。(3)(3)酵母对骤然的温度改变很敏感。骤然冷却，对发酵和酵母酵母对骤然的温度改变很敏感。骤然冷却，对发酵和酵母细胞增殖损害很大。在酵母添加时和对数生长阶段，要避细胞增殖损害很大。在酵母添加时和对数生长阶段，要避免强烈的冷却。在酵母追加时，应使温度保持一致。免强烈的冷却。在酵母追加时，应使温度保持一致。(4)24(4)24小时内满罐，满罐一天，排放沉淀物。小时内满罐，满罐一天，排放沉淀物。第65页/共88页(5)(5)双乙酰的分解是啤酒成熟状态的标志。要通过完善的双乙双乙酰的分解是啤酒成熟状态的标志。要通过完善的双乙酰分解，使双乙酰和其它生青物质消失。在后熟阶段结束酰分解，使双乙酰和其它生青物质消失。在后熟阶段结束后，双乙酰总含量应在后，双乙酰总含量应在0.1mg/L0.1mg/L以下，在贮酒过程中，双以下，在贮酒过程中，双乙酰仍在进行少量的分解。啤酒中的双乙酰含量应在乙酰仍在进行少量的分解。啤酒中的双乙酰含量应在0.1mg/L0.1mg/L以下以下（后熟）。此时开始降温，一天内降至（后熟）。此时开始降温，一天内降至4 4-5 5.(6)(6)沉降的酵母须从罐中分离出去。超过容许量，酵母就会发沉降的酵母须从罐中分离出去。超过容许量，酵母就会发生自溶，由此会损害啤酒质量。降至生自溶，由此会损害啤酒质量。降至4 4-5-5后保持一天，后保持一天，排放酵母。排放酵母。继续降温至继续降温至-1-12 2。(7)(7)后酵完毕，为使啤酒胶体稳定性好，将啤酒降温至后酵完毕，为使啤酒胶体稳定性好，将啤酒降温至-1-12 2，并在此温度下至少贮藏，并在此温度下至少贮藏7d7d。若贮酒时间较短，贮酒。若贮酒时间较短，贮酒温度较高，则所需的稳定化处理程度就较强。只进行快速温度较高，则所需的稳定化处理程度就较强。只进行快速降温是不行的。降温是不行的。过滤前一天再排一次酵母。过滤前一天再排一次酵母。第66页/共88页二、一罐法工艺 优点：优点：清洗消耗少，因只有一个容器必须清洗；清洗消耗少，因只有一个容器必须清洗；转入空罐时损失少；转入空罐时损失少；酒损少，因没有了管道中残酒的损失；酒损少，因没有了管道中残酒的损失；所需的工作时间少，因不用倒罐；所需的工作时间少，因不用倒罐；节约能源，因不用倒泵；节约能源，因不用倒泵；没有氧侵入的危险。没有氧侵入的危险。缺点：缺点：在贮酒阶段，罐的容积利用率不好。在贮酒阶段，罐的容积利用率不好。第67页/共88页三、两罐法工艺若发酵和后酵用“两罐法工艺”，则为使啤酒质量均衡一致，成熟处理(双乙酰还原)仍需在锥形发酵罐中进行。而在锥形贮酒罐中仅进行低温贮藏，使胶体稳定性好、酒液澄清、口味圆润柔和。第68页/共88页四、“低温发酵低温后熟”工艺 在传统发酵和后酵中，我们已熟悉这个工艺。在在传统发酵和后酵中，我们已熟悉这个工艺。在6 67 7时接种，约时接种，约2d2d之后温度上升至之后温度上升至8 89 9，到达发酵最高，到达发酵最高温度，并在此温保持温度，并在此温保持2d2d左右。然后缓慢降至左右。然后缓慢降至3 34 4。使。使之残留一定的可发酵性浸出物下酒，并且与最终发酵的糖之残留一定的可发酵性浸出物下酒，并且与最终发酵的糖度计测量值之差为：度计测量值之差为：在开放式的发酵池中，此差值为在开放式的发酵池中，此差值为1.11.11.31.3；在锥形罐中，此差值为在锥形罐中，此差值为0.80.8，最大，最大1.01.0；紧接着将温度缓慢降至贮酒温度，酵母将双乙酰分解紧接着将温度缓慢降至贮酒温度，酵母将双乙酰分解至味阈值至味阈值0.1mg0.1mgL L以下。在以下。在1 1至少要贮酒至少要贮酒7d7d。超过。超过5 5周的贮酒时间是不合适的。周的贮酒时间是不合适的。第69页/共88页低温主发酵-低温后熟 第70页/共88页五、五、“低温主酵，高温后熟低温主酵，高温后熟”工艺工艺