第四章啤酒发酵.ppt
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1、2021/9/211第一节第一节 酵母及发酵机理酵母及发酵机理 一、啤酒酵母一、啤酒酵母(一一)、啤酒酵母种类啤酒酵母种类 上上面面酵酵母母:多多特特蒙蒙德德酵酵母母、E酵酵母母、776酵酵母母、荷荷兰兰酵母等。酵母等。如啤酒酵母:如啤酒酵母:1522 长卵形、椭圆形等,长宽比长卵形、椭圆形等,长宽比1:2,易形成假菌丝,易形成假菌丝下下面面酵酵母母:啤啤酒酒酵酵母母、萨萨士士型型啤啤酒酒酵酵母母、弗弗罗罗倍倍尔尔型啤酒酵母、青岛酵母等。型啤酒酵母、青岛酵母等。如卡尔斯伯酵母如卡尔斯伯酵母 6.513 圆圆形形、卵卵圆圆形形、椭椭圆圆形形,8.5 6.5m,可可同同化化葡葡萄萄糖糖、果果糖糖、
2、蔗糖、麦芽糖、麦芽三糖、半乳糖、棉子糖、蜜二糖。蔗糖、麦芽糖、麦芽三糖、半乳糖、棉子糖、蜜二糖。2021/9/212(二二)、凝聚性(、凝聚性(Flocculation)啤酒酵母的凝聚特性是重要的生产特性,它会啤酒酵母的凝聚特性是重要的生产特性,它会影响酵母回收再利用于发酵的可能。影响发酵速影响酵母回收再利用于发酵的可能。影响发酵速率和发酵度,影响啤酒过滤方法选择乃至影响到率和发酵度,影响啤酒过滤方法选择乃至影响到啤酒风味啤酒风味 粉末型酵母粉末型酵母:发酵结束时,酵母单个或数个悬:发酵结束时,酵母单个或数个悬浮在液体中,即使沉淀轻震荡浮起。浮在液体中,即使沉淀轻震荡浮起。凝聚型酵母凝聚型酵母
3、:达到某发酵度酵母凝结沉淀,即使:达到某发酵度酵母凝结沉淀,即使打散结块,短时间又结块打散结块,短时间又结块(不能酿造高发酵度啤不能酿造高发酵度啤酒酒)。弱弱凝凝聚聚型型酵酵母母:或或絮絮凝凝性性酵酵母母,介介于于上上述述两两者者之之间。间。2021/9/213(三三)、酵母性能的评估指标、酵母性能的评估指标 1、形态要求:细胞形态大小等。、形态要求:细胞形态大小等。2、生理学要求:、生理学要求:繁殖速度:与酵母种类、培养温度有关。繁殖速度:与酵母种类、培养温度有关。增殖倍数和细胞浓度。增殖倍数和细胞浓度。3、发酵力要求、发酵力要求 麦汁极限发酵度麦汁极限发酵度(指最有利发酵温度指最有利发酵温
4、度2527 时可发酵糖时可发酵糖的最大发酵程度的最大发酵程度)。起酵速度起酵速度(接种后度过滞缓期的速度,指出现白沫的快慢接种后度过滞缓期的速度,指出现白沫的快慢)发酵速度发酵速度(主发酵期每天的降糖速度,一般为主发酵期每天的降糖速度,一般为23p/d)啤酒主酵发酵度啤酒主酵发酵度 麦汁极限发酵度和啤酒发酵度麦汁极限发酵度和啤酒发酵度(F极极-F啤啤):F5%的啤酒口味粘稠不爽口,有甜味。的啤酒口味粘稠不爽口,有甜味。2021/9/214 4、凝聚性和沉淀能力、凝聚性和沉淀能力 5、双乙酰峰值(好的为、双乙酰峰值(好的为0.30.4mg/L,高的达,高的达0.71.0 mg/L)和还原速度)和
5、还原速度 6、挥发性风味物质、挥发性风味物质 7、酵母对压力的耐受性、酵母对压力的耐受性 8、酵母的稳定性、酵母的稳定性(传代传代)9、主酵液和成品啤酒的风味、主酵液和成品啤酒的风味 10、啤酒的泡沫特性、啤酒的泡沫特性(起泡性、颜色、细密度、起泡性、颜色、细密度、持久性、粘着力等持久性、粘着力等)2021/9/215(四四)、酵母的培养、酵母的培养(最适温度最适温度3134)例酵母扩培过程:斜面种子例酵母扩培过程:斜面种子 液体试管液体试管 三角瓶液体培养三角瓶液体培养 小卡氏罐培养小卡氏罐培养 大卡氏罐大卡氏罐(或汉生罐或汉生罐)培养培养 一级繁殖罐一级繁殖罐二级繁殖罐二级繁殖罐 发酵发酵
6、 28 10 4000L 1112 1000L 1213 250L 1315 15L 20 25 2021/9/216卡氏罐卡氏罐螺纹密封圈螺纹密封圈接种头接种头取样阀取样阀手柄手柄空气过滤器空气过滤器体积为体积为10L25L2021/9/217卡氏罐酵母培养流程卡氏罐酵母培养流程冷却接种冷却接种(100200ml)间隔通无菌空气培养间隔通无菌空气培养装装50%-80%2021/9/218连续增殖的酵母扩培设备连续增殖的酵母扩培设备培养过程:将培养过程:将1/3麦汁送入灭菌繁殖罐,借无菌空气经取样阀麦汁送入灭菌繁殖罐,借无菌空气经取样阀把卡氏罐的酵母压入繁殖罐,通风、冷却、培养至高泡期,补把卡
7、氏罐的酵母压入繁殖罐,通风、冷却、培养至高泡期,补入入1/3麦汁继续培养,再次培养至高泡期再补入麦汁继续培养,再次培养至高泡期再补入1/3麦汁,培麦汁,培养养48h结束后,大部分打入发酵罐,留下少量做下一次培养的结束后,大部分打入发酵罐,留下少量做下一次培养的接种酵母。接种酵母。特点:简单经济,投资少,生长快,但有染菌风险。特点:简单经济,投资少,生长快,但有染菌风险。2021/9/2192021/9/2110二、啤酒发酵机理二、啤酒发酵机理影响啤酒质量的主要因素:影响啤酒质量的主要因素:麦汁组成成分麦汁组成成分啤酒酵母的品种和菌株特性啤酒酵母的品种和菌株特性投投入入发发酵酵的的酵酵母母数数量
8、量和和质质量量状状况况,以以及及在在整整个个发酵中酵母细胞生活状况。发酵中酵母细胞生活状况。发发酵酵容容积积的的几几何何形形状状、尺尺寸寸和和材材料料,它它会会影影响响到发酵流态和酵母的分布、二氧化碳排出。到发酵流态和酵母的分布、二氧化碳排出。发发酵酵工工艺艺条条件件pH、温温度度、溶溶氧氧水水平平、发发酵酵时时间间。这这些些影影响响因因素素的的重重要要次次序序受受啤啤酒酒类类型型和各工厂酿造情况而显著差别。和各工厂酿造情况而显著差别。灌装、灭菌过程、风味的改变灌装、灭菌过程、风味的改变 2021/9/2111(一)糖类发酵(一)糖类发酵 啤酒麦汁的浸出物中糖类占啤酒麦汁的浸出物中糖类占90%
9、,其中单糖,其中单糖(葡、(葡、果)约占糖类果)约占糖类10、蔗糖占、蔗糖占5、麦芽、麦芽糖糖4050、麦芽三糖、麦芽三糖10-15%、DP4DP8的寡糖的寡糖2025,还有少量的戊糖、戊聚糖、,还有少量的戊糖、戊聚糖、-葡聚糖、异麦芽糖。葡聚糖、异麦芽糖。啤酒酵母的可发酵糖和发酵顺序是:啤酒酵母的可发酵糖和发酵顺序是:葡萄糖葡萄糖果糖果糖蔗糖蔗糖麦芽糖麦芽糖麦芽三糖麦芽三糖 葡葡萄萄糖糖阻阻遏遏效效应应:当当麦麦汁汁中中含含有有高高于于0.20.5葡葡萄萄糖糖浓浓度度时时,葡葡萄萄糖糖会会抑抑制制酵酵母母分分泌泌麦麦芽芽糖糖渗渗透透酶酶,抑抑制制麦麦芽芽糖糖的的发发酵酵,只只有有当当葡葡萄萄
10、糖糖浓浓度度低低于于0.2时时,抑抑制制解解除除,麦麦芽芽糖糖才才能开始发酵,这称之为能开始发酵,这称之为“葡萄糖阻遏效应葡萄糖阻遏效应”。2021/9/2112 巴士德效应:巴士德效应:啤酒酵母对各种可发酵性糖类的啤酒酵母对各种可发酵性糖类的发酵均是通过发酵均是通过EMP途径代谢生成丙酮酸后,进途径代谢生成丙酮酸后,进入无氧酶解或有氧入无氧酶解或有氧TCA循环,酵母在有氧循环,酵母在有氧TCA循环可获得更多生物能(循环可获得更多生物能(38ATP),此时无氧),此时无氧发酵代谢就会抑制,这种抑制厌氧发酵代谢称发酵代谢就会抑制,这种抑制厌氧发酵代谢称为为“巴士德效应巴士德效应”。反巴士德效应:
11、反巴士德效应:在发酵基质(麦芽汁)中含有在发酵基质(麦芽汁)中含有较高的葡萄糖(包括果糖)(较高的葡萄糖(包括果糖)(0.41.0%),分),分子氧存在不能抑制发酵,有氧呼吸反而受到一子氧存在不能抑制发酵,有氧呼吸反而受到一定抑制,这称定抑制,这称“反巴士德效应反巴士德效应”,因此在麦芽,因此在麦芽汁接种酵母后主要是无氧酵解途径,也存在少汁接种酵母后主要是无氧酵解途径,也存在少量有氧呼吸代谢。量有氧呼吸代谢。2021/9/2113(二)麦汁含氮物质的转化(二)麦汁含氮物质的转化 啤啤酒酒发发酵酵初初期期,接接种种啤啤酒酒酵酵母母必必须须通通过过吸吸收收麦麦汁汁中中含含氮氮化化合合物物,用用于于
12、合合成成酵酵母母细细胞胞蛋蛋白白质质、核核酸酸和和其其他他含含氮氮化化合合物物,繁繁殖殖细细胞胞,啤啤酒酒酵酵母母只只能能分分泌泌少少量量的的蛋蛋白白酶酶。因因此此,啤啤酒酒酵酵母母只只能能从从麦麦汁汁中中吸吸收收氨氨基基酸酸、二二肽肽、三三肽肽等等肽肽氮氮化化合合物物,而而且且二二肽肽三三肽肽的的吸吸收收能能力力很很低低。其其吸吸收收是是依依赖赖于于细细胞胞壁壁分分泌泌一一系系列列的的氨氨基基酸酸输输送送酶酶,氨氨基基酸酸的的利利用用按一定顺序按一定顺序。(三)发酵副产物的形成和分解(三)发酵副产物的形成和分解 包括:包括:生生青青味味物物质质:双双乙乙酰酰、醛醛、硫硫化化物物,这这类类物物
13、质使啤酒不纯正、不成熟、不协调。质使啤酒不纯正、不成熟、不协调。芳香物质:高级醇、酯,决定啤酒的香味。芳香物质:高级醇、酯,决定啤酒的香味。2021/9/2114风味物质强度风味物质强度(Fu)=物质在啤酒中含量物质在啤酒中含量/该物质风味阈值该物质风味阈值Fu1.0,感到强烈,感到强烈,Fu=0.51.0,能接受,能接受 Fu 8,麦汁浓度麦汁浓度13%高级醇含量高级醇含量:下面法:下面法:6090mg/L 上面法:上面法:100mg/L(口味差口味差)2021/9/21224、酯、酯 酯适量啤酒香,酯过高带来不舒服的苦味酯适量啤酒香,酯过高带来不舒服的苦味和果味。和果味。酯量酯量 下面法:
14、下面法:60mg/L 上面法:上面法:80mg/L 促进酯含量的因素:麦汁浓度高于促进酯含量的因素:麦汁浓度高于13%、最终发酵度和成品发酵度高、麦汁通风减最终发酵度和成品发酵度高、麦汁通风减少、主酵和后酵中的运动增加。少、主酵和后酵中的运动增加。2021/9/21232021/9/21242021/9/21255、硫化物、硫化物 这类物质量很低也会强烈影响啤酒的口味和气味这类物质量很低也会强烈影响啤酒的口味和气味 H2S:由含硫的氨基酸形成,也可因酵母缺乏或损失生长素时:由含硫的氨基酸形成,也可因酵母缺乏或损失生长素时造成过高。造成过高。硫醇硫醇(RHS)硫醚等:有臭鼬味,严重影响啤酒的风味
15、,并使啤硫醚等:有臭鼬味,严重影响啤酒的风味,并使啤酒有日光臭,酒有日光臭,气味阈值气味阈值510g/L。DMS(二甲硫二甲硫):烂卷心菜味,为生酒味之一。酵母没有改变:烂卷心菜味,为生酒味之一。酵母没有改变DMS含量的能力,麦汁中的含量的能力,麦汁中的DMS会一成不变带入啤酒,会一成不变带入啤酒,气味阈气味阈值值3050g/L。6、有机酸、有机酸 有机酸来源:来自麦芽和麦汁,由发酵产生有机酸来源:来自麦芽和麦汁,由发酵产生(如脂肪酸、丙酮如脂肪酸、丙酮酸、乳酸、苹果酸等酸、乳酸、苹果酸等)对啤酒影响:使啤酒口感活泼、爽口,缺酸则呆滞、粘稠、不对啤酒影响:使啤酒口感活泼、爽口,缺酸则呆滞、粘稠
16、、不爽口,但过多,则粗糙、不柔和、不协调,过量也即污染杂菌。爽口,但过多,则粗糙、不柔和、不协调,过量也即污染杂菌。12度啤酒总酸度啤酒总酸0.3mg/l),为提高,为提高VDK 还原,可采用还原,可采用56.5(3)、下酒的酵母浓度、下酒的酵母浓度 传统法传统法5 10 6个个/ml 为提高为提高VDK 还原,可采用还原,可采用(1020)10 6个个/ml2021/9/2153(4)、沉淀酵母收集和、沉淀酵母收集和“饲养饲养”酵母收集:酵母收集:主酵池底沉结一层酵母泥状沉淀,通常每主酵池底沉结一层酵母泥状沉淀,通常每百斤发酵液有百斤发酵液有1.75 2.5升酵母泥,上层为泡盖物质和衰升酵母
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