啤酒發(fā)酵工藝培訓(xùn)課件(ppt 44頁).ppt

1、啤酒發(fā)酵工藝,一、發(fā)酵方法及工藝控制 啤酒現(xiàn)代發(fā)酵工藝是指在最大限度地保證啤酒質(zhì)量的前提下，利用現(xiàn)代化手段從原料質(zhì)量、酵母菌種選擇、衛(wèi)生條件、采用工藝和設(shè)備水平方面入手，所采取的縮短發(fā)酵時間、降低勞動力、提高勞動效率、節(jié)能降耗等的各種措施,現(xiàn)代啤酒發(fā)酵工藝的改進(jìn)主要基于兩個原因： 其一，對啤酒發(fā)酵和后熟的新的認(rèn)識，雙乙酰生成量較低，并能快速還原； 其二，縮短啤酒生產(chǎn)周期，降低了生產(chǎn)成本，并使大罐啤酒質(zhì)量均一,為了方便操作和節(jié)省勞動力，大多數(shù)啤酒廠都已采用錐形發(fā)酵罐進(jìn)行主酵和后熟。在西歐部分國家，許多現(xiàn)代化的大型啤酒廠仍使用傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)啤酒。但在中國，絕大多數(shù)啤酒廠已采用錐形罐生產(chǎn)啤酒,由于受企

2、業(yè)自身?xiàng)l件因素或生產(chǎn)供給對象的影響，生產(chǎn)企業(yè)所采用的工藝不盡相同，但歸納起來大致可分兩方面： 一從設(shè)備方面分，可分一罐發(fā)酵法、兩罐發(fā)酵法和現(xiàn)代與傳統(tǒng)發(fā)酵結(jié)合法； 二從溫度方面分，可分為低溫發(fā)酵和高溫發(fā)酵,一） 一罐法（普遍采用） 整個發(fā)酵過程在一個錐形罐中進(jìn)行，即稱為“一罐法”。 企業(yè)因?yàn)榧竟?jié)或產(chǎn)品質(zhì)量的因素，在一罐的基礎(chǔ)上又采用了兩種工藝低溫發(fā)酵和高溫發(fā)酵。 1低溫發(fā)酵工藝 低溫發(fā)酵工藝在我國使用較為普遍，它比較適宜于使用傳統(tǒng)工藝的酵母進(jìn)行錐形罐發(fā)酵,發(fā)酵工藝參數(shù) 1）發(fā)酵周期：根據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量、類型等定，一般為32d左右。通常夏季較短，冬季較長。優(yōu)質(zhì)啤酒發(fā)酵周期長。 2）酵母接種量：發(fā)酵開始時

3、為（1020）10個ml,6,3）發(fā)酵溫度：啤酒發(fā)酵采用變溫發(fā)酵，發(fā)酵溫度指主發(fā)酵階段的最高溫度。 發(fā)酵溫度變化可分四個階段：即起始溫度、主發(fā)酵溫度、雙乙酰還原溫度、貯酒溫度。 起始發(fā)酵溫度：一般610 啤酒主發(fā)酵可分為三種類型：低溫發(fā)酵：主酵溫度8左右；中溫發(fā)酵：主酵溫度1012；高溫發(fā)酵：主酵溫度1518.國內(nèi)一般采用912. 雙乙酰還原溫度：一般等于或高于主發(fā)酵溫度。 貯酒溫度：一般為-1.5-1,4）罐壓 采用帶壓發(fā)酵可抑制酵母繁殖，減少由于升溫所造成的代謝副產(chǎn)物過多的現(xiàn)象，防止產(chǎn)生過量的高級醇、酯類，同時有利于雙乙酰的還原，并可保證酒中二氧化碳含量。 5）滿罐時間 24h內(nèi)，防止時間

4、過長，酵母增值量大，產(chǎn)生代謝副產(chǎn)物a-乙酰乳酸多，雙乙酰峰值高。 6）發(fā)酵度 根據(jù)所生產(chǎn)的啤酒類型而定，有高發(fā)酵度、中發(fā)酵度、低發(fā)酵度之分,一罐法發(fā)酵工藝 （掌握,接種1d,1d,主發(fā)酵3d,封罐升壓升溫，雙乙酰還原2d,1d,回收酵母1d,1d,開始后酵,操作步驟及管理（一罐式,麥汁進(jìn)罐：因錐形發(fā)酵罐較大，麥汁分次進(jìn)罐，滿罐時間最好在20h以內(nèi)，最長不應(yīng)超過24h。麥汁進(jìn)罐溫度應(yīng)逐步提高，在麥汁進(jìn)罐過程中，應(yīng)在管道上充氧，也有最后一次不充氧，以免泡沫溢出。 添加酵母：酵母泥可在第二次麥汁進(jìn)入后一次壓入。加酵母后使麥汁中的懸浮酵母數(shù)大約在1215106個ml。 分離冷凝固物：麥汁滿罐24h后，

5、從錐底排放出冷凝固物，也可過1224h后再排出一次。排放冷凝固物應(yīng)緩慢進(jìn)行，以免麥汁過多排出，加大損失,發(fā)酵期間的管理： 主要是發(fā)酵溫度、降糖速度、發(fā)酵時間、壓力的管理和控制。 原則上按照發(fā)酵溫度曲線控制發(fā)酵液溫度和壓力。一般滿罐一天后，即升至最高發(fā)酵溫度，常壓發(fā)酵3 4天。主酵基本結(jié)束后，封罐升壓升溫(0.1-0.12Mpa)進(jìn)行雙乙酰還原，約2 4天，待雙乙酰降低至一定要求(一般為0.7-0.8mgL)，降低發(fā)酵液溫度至57C。一般保持一天，也可直接降溫至貯酒溫度(11.5)，直至發(fā)酵結(jié)束,回收酵母：一般當(dāng)雙乙酰還原結(jié)束降溫至57，保持一天后回收酵母，從錐底排放。雜質(zhì)較多、死亡率較高的酵母

6、泥應(yīng)棄去，只回收死亡率在5以下的酵母泥入酵母罐。目前有的啤酒廠在主酵結(jié)束、雙乙酰還原開始時回收酵母，這要視酵母的凝聚沉淀情況而定。 CO2回收和飽和：發(fā)酵24h，檢查排出CO2純度達(dá)到一定要求后，CO2氣體進(jìn)入回收系統(tǒng)。升壓進(jìn)行雙乙酰還原時，CO2溶解在酒液中，隨著溫度降低，CO2溶解逐步飽和，一般在1、0.06-0.07Mpa時CO2含量可達(dá)要求,發(fā)酵罐的清洗和殺菌：發(fā)酵液過濾完畢后，必須馬上清洗，一般錐形發(fā)酵罐都有CIP自動清洗裝置，按清洗要求，先用清水沖洗、堿性(酸性)洗滌液循環(huán)清洗，再用清水沖洗，最后用殺菌劑清洗或無菌水沖洗后，背壓備用,2.高溫發(fā)酵工藝 國內(nèi)已有一批啤酒廠利用引進(jìn)啤酒

7、酵母實(shí)施高溫（1417）發(fā)酵釀制啤酒。 發(fā)酵周期長的為1821天，短的僅需1215天，設(shè)備利用率顯著提高，生產(chǎn)成本大大降低。工藝方法如下,熱麥汁經(jīng)薄板冷卻器冷至9.510后，經(jīng)過的發(fā)酵溫度為：麥汁在發(fā)酵罐內(nèi)1011保持36h：進(jìn)行酵母增殖。 溫度升至12：進(jìn)入主發(fā)酵。經(jīng)過大約2天的發(fā)酵后，外觀濃度降至6P時，使罐壓升至0.080.1MPa,逐步自然升溫至16： 繼續(xù)發(fā)酵并還原雙乙酰。約在滿罐后的第5天，外觀糖度降至最低點(diǎn)（2.22.5P）；滿罐后大約第79天，雙乙酰的含量可降至0.1mg/L以下。 緩慢降溫，直至0： 進(jìn)行后熟及飽和CO2，時間為45天。在降溫至0的第2天，排放酵母并進(jìn)行回收。

8、濾酒前一天再排一次酵母和冷凝固物,一罐法工藝的優(yōu)點(diǎn)： 操作簡單；溫度、壓力和液位可以很方便地進(jìn)行自動控制；回收酵母也比較方便；而且一罐法生產(chǎn)啤酒可以省去兩罐法的倒罐操作，減少了接觸空氣的機(jī)會；清洗消耗少；酒損低。 缺點(diǎn)： 由于酒液對流較強(qiáng)烈，許多本應(yīng)分離的雜質(zhì)不能排出而溶于酒中。所以，一罐法釀制的啤酒口味較兩罐法的粗糙，酒花苦味稍顯生硬，后苦味也更明顯。因?yàn)橐A(yù)留發(fā)酵空間，所以發(fā)酵罐的利用率不高,二）兩罐法 主發(fā)酵和后發(fā)酵分別在主酵罐和后貯罐中進(jìn)行，因此稱之為“兩罐法”。 麥汁冷卻至58進(jìn)入錐形發(fā)酵罐，充氧并加入酵母，酵母的添加量為0.60.8%。外觀發(fā)酵度達(dá)到5055%時進(jìn)行封罐，壓力控制在

9、0.070.1MPa。當(dāng)外觀發(fā)酵度達(dá)到60%（糖度3.84.0P）時，關(guān)閉冷卻，使酒溫自然升至12，進(jìn)行雙乙酰還原。34天后，發(fā)酵度達(dá)到大約65%時，雙乙酰含量可降至0.1mg/L以下。這時開啟冰水進(jìn)行冷卻，以0.3/h的速度降溫至5，在此溫度下保持1224h，排放酵母。然后進(jìn)行倒罐操作,倒灌即將主發(fā)酵液倒入已背壓0.060.08MPa的錐形貯酒罐中。倒罐結(jié)束后，啤酒在后貯罐中以0.1/h的速度降溫至01。在此溫度下后貯710天，使酒完全成熟。 濾酒前一天，調(diào)整壓力為0.050.06MPa。過濾前先排除罐內(nèi)酵母及沉淀物,兩罐法的優(yōu)點(diǎn)： 后發(fā)酵罐內(nèi)酵母數(shù)已不多，經(jīng)后貯后，酵母沉淀較完全，酒液較澄

10、清，過濾性能良好，即使沒有離心機(jī)也能順利過濾； 缺點(diǎn)： 操作復(fù)雜，倒罐時易攝入氧氣，操作時要十分精心。否則，會影響啤酒質(zhì)量,二、發(fā)酵設(shè)備 目前廣泛采用室外大型錐底發(fā)酵罐的發(fā)酵技術(shù)，我國于1978年開始采用這一新技術(shù)，現(xiàn)如今全國各地啤酒企業(yè)基本上已淘汰了傳統(tǒng)的發(fā)酵池發(fā)酵法,1CO2出 2CIP洗滌器 3冷卻夾套 4真空裝置 5人孔 6發(fā)酵液面 7冷卻劑進(jìn)口 8冷卻劑出口 9溫控器 10溫度計(jì) 11取樣管 12麥汁管路 13嫩啤酒管路 14酵母排出管路 15洗滌劑管路,錐形罐示意圖,采用這種發(fā)酵設(shè)備，節(jié)約了投資和生產(chǎn)費(fèi)用；尤其是大罐一般采用微機(jī)控制后，降低了勞動強(qiáng)度，顯著地提高了勞動生產(chǎn)率。且采用

11、一罐發(fā)酵工藝，簡化了生產(chǎn)工序，前、后酵不再嚴(yán)格劃分，縮短了生產(chǎn)時間；降低了生產(chǎn)成本和啤酒損失；節(jié)約了勞動力和清洗費(fèi)用。 目前，國際啤酒工業(yè)總的發(fā)展趨向是大規(guī)模生產(chǎn)，其中心點(diǎn)是在保證啤酒質(zhì)量的前提下，改進(jìn)生產(chǎn)工藝，縮短生產(chǎn)周期，盡可能的少投資，較高的可持續(xù)性和自動化程度，較好的檢查和控制性，增加啤酒產(chǎn)量,一) 錐形發(fā)酵罐的特點(diǎn) 1. 具有錐底，角度在6090之間，主發(fā)酵后回收酵母方便。為保證啤酒良好的過濾性，酵母多采用凝聚性能良好的菌株。 2. 罐體設(shè)有冷卻夾套，冷卻能力能滿足工藝降溫要求。罐的柱體部分設(shè)23段冷卻夾套，錐體部分設(shè)一段冷卻夾套，這種結(jié)構(gòu)有利于酵母沉降和保存。 3. 錐形罐是密閉罐

12、，罐利用率一般為80%，可以回收CO2，也可進(jìn)行CO2洗滌；既可作發(fā)酵罐用，又可作貯酒罐用,4. 發(fā)酵罐中酒液的自然對流比較強(qiáng)烈。罐體愈高，對流作用愈強(qiáng)。對流強(qiáng)度與罐體形狀、容量大小和冷卻系統(tǒng)的控制有關(guān)。 5. 錐形罐具有相當(dāng)?shù)母叨?，凝聚力較強(qiáng)的酵母較易沉淀，而凝聚性差的酵母就需要借助其它手段進(jìn)行酵母分離。 6. 錐底罐不僅適用于下面發(fā)酵，同樣也適用于上面發(fā)酵，在山東很多啤酒廠已經(jīng)使用錐形發(fā)酵罐生產(chǎn)上面發(fā)酵的小麥啤酒,二）錐形發(fā)酵罐的結(jié)構(gòu)與尺寸 錐形罐的尺寸過去并沒有嚴(yán)格的規(guī)定，高度可達(dá)40m，直徑可超過10m。對于錐形罐的徑高比一般為1:31:5為宜。 （三）錐形罐的制作材料 現(xiàn)在的發(fā)酵罐多

13、用不銹鋼制作,四）錐形罐相關(guān)附件 1溫度計(jì) 在主酵過程中，需要進(jìn)行準(zhǔn)確的溫度控制和精確的溫度測量。由于在這期間罐內(nèi)會出現(xiàn)強(qiáng)烈的對流，形成溫差，因此需要在罐的上部1/3處和罐的下部1/3處分別安裝溫度計(jì)?，F(xiàn)在啤酒廠的溫度控制多采用計(jì)算機(jī),2液位高度顯示器 罐內(nèi)液位的檢查很重要。通過壓差變送器，可以將壓力信號轉(zhuǎn)換為液位高度。 通過計(jì)算機(jī)，可以很方便地?fù)Q算出罐內(nèi)酒液的體積。 3壓力表或壓力傳感器 在發(fā)酵和貯酒過程中，必須監(jiān)控錐形罐的壓力。壓力顯示使用傳統(tǒng)的壓力表，或使用壓力傳感器與計(jì)算機(jī)連接，采集數(shù)據(jù)，隨時檢查正、負(fù)壓保護(hù)閥是否正常,4最低液位探頭和最高液位探頭 每個錐形罐都安裝有最低液位和最高液位

14、探頭，以保證在進(jìn)液時不超過最高液位，在出罐時能終止液體的流出。探頭的作用十分重要。 在此要特別闡明：若達(dá)到最高允許液位時，進(jìn)液仍未停止，則在發(fā)酵時，泡沫上升的自由空間就會不夠。泡沫會通過罐頂閥門并從上升管中流出，由此使整個設(shè)備都被泡沫“污染”，造成很大的危害。此外，錐形罐的酒液全部排空會使罐中吸入大量空氣，損失同樣不?。ㄟM(jìn)液時，還得備壓,5取樣裝置 錐形罐上設(shè)有取樣口，從管道中取樣的可行辦法有： 隨機(jī)取樣 可在任意時刻取樣，多次樣品混合，通過分析得出產(chǎn)品質(zhì)量的平均結(jié)果。 多次取樣 在給定的時間內(nèi)取樣，可反映一定時間內(nèi)樣品的情況。 有代表性的平均取樣,6檢查孔 有時必須檢查錐形罐是否有下列情況發(fā)

15、生： 出現(xiàn)裂縫或腐蝕； 罐上或管道中的死角。 因此，發(fā)酵罐一般上下各開一個可關(guān)閉的人孔，其直徑至少為50cm。下部人孔在錐體最下端出口處，旋松螺母即可卸下。 除此之外，錐形罐最頂部還有CIP清洗裝置、正壓保護(hù)閥、真空閥或負(fù)壓保護(hù)閥等附件,7. 管道連接與閥門 大多數(shù)的啤酒廠使用多路管道連接板（見圖）。在多路管道連接板上，由于采用活動的拱形連接管，故僅用很少的手柄就可以連通所期望的管道。通過手動碟閥或遠(yuǎn)控碟閥就可以打開或關(guān)閉連接系統(tǒng),8. 錐形罐的降溫控制 酵母在發(fā)酵過程中會產(chǎn)生熱量，為使發(fā)酵和后熟在設(shè)定的工藝溫度下進(jìn)行，則必須進(jìn)行冷卻。 一般采用間接冷卻方式，冷媒是乙醇或乙二醇與水的混合液，它

16、在氨制冷機(jī)的蒸發(fā)器箱中進(jìn)行冷卻，溫度一般控制在5左右，它主要用于麥汁冷卻和發(fā)酵罐的降溫,三、影響發(fā)酵的因素 影響發(fā)酵和啤酒質(zhì)量的因素主要有以下幾方面： （一）酵母菌種的選擇 要根據(jù)需求正確地選擇酵母，理想的菌株至少應(yīng)具備以下特點(diǎn)： 1.滿意的收獲量，可供繼續(xù)接種使用； 2.正常的發(fā)酵速度和極限發(fā)酵度，在一定的發(fā)酵時間內(nèi)，可以達(dá)到一定的發(fā)酵度,3.代謝副產(chǎn)物合理，具有理想的啤酒風(fēng)味和泡沫性能； 4.適宜的凝集性能，酒液澄清良好； 5.啤酒的損失率低； 6.較高的抗變異穩(wěn)定性； 7.產(chǎn)生-乙酰乳酸的峰值低，雙乙酰還原快,二）接種酵母的狀態(tài) 酵母接種時的狀態(tài)與前期使用情況有關(guān)。酵母使用連續(xù)幾代后，因

17、缺乏與氧的接觸而產(chǎn)生不良的累積效應(yīng)，使發(fā)酵度逐步下降。而且連續(xù)使用的代數(shù)愈多，下降幅度愈大。 例如，酵母連續(xù)3代在只含0.5mg/L溶解氧的條件下發(fā)酵，其外觀發(fā)酵度分別為67%、65.5%、44%；高級醇類、酯類、連二酮等物質(zhì)的含量也會出現(xiàn)不正常,三）酵母接種量 酵母接種量對發(fā)酵速度有極大影響，4倍于正常的酵母用量，發(fā)酵時間幾乎可以縮短1/2，見表所示,但過高的酵母用量，使酵母新細(xì)胞的繁殖減少，最終的酵母收獲量將與接種量不成原比例，導(dǎo)致后發(fā)酵不徹底；而且接種量愈高，收獲量的比例愈小，既容易使酵母衰退，在生產(chǎn)上也沒有實(shí)用價值,四）麥汁組成 麥汁組成對發(fā)酵速度、發(fā)酵度、酵母回收量和酒的品質(zhì)都有影響

18、，起主要作用的是： 1.碳水化合物 麥汁組成由原料和糖化方法所決定。低溫糖化，產(chǎn)生較多的可發(fā)酵性糖，酒的發(fā)酵度高，高級醇的含量也高。 2.可同化氮（氨基酸、嘌呤、嘧啶等） 氨基酸的含量和圖譜決定酵母的生長速率，發(fā)酵速度和酵母回收量，同時也影響酵母代謝所產(chǎn)生的風(fēng)味物質(zhì)如雙乙酰和高級醇等,五）通風(fēng)供氧 氧在發(fā)酵過程中是一個至關(guān)重要的因素。接種麥汁中理想的溶氧量含量為8mg/L左右。 過低6mg/L，酵母繁殖不良； 過高10mg/L，酵母將大量繁殖而降低了酒精含量，對啤酒發(fā)酵來說，這是不經(jīng)濟(jì)的。而且供氧過度，也會促使酵母退化和變形，代謝不正常，產(chǎn)生較多的雙乙酰和酯類,六）發(fā)酵溫度 啤酒發(fā)酵是采用變溫發(fā)酵，發(fā)酵溫度是指主發(fā)酵階段的最高溫度。 由于傳統(tǒng)原因，啤酒發(fā)酵溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于啤酒酵母的最適溫度。上面啤酒發(fā)酵采用1822，下面啤酒發(fā)酵采用715,低溫發(fā)酵，可以防止或減少細(xì)菌的污染，代謝副產(chǎn)物減少，有利于啤酒的風(fēng)味。低溫發(fā)酵酵母增殖慢，最高濃度低，發(fā)酵中形成高級醇等代謝副產(chǎn)物少，同