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1、 发酵车间 一、实习目的 1.了解车间建筑概况： （1） 了解设备原理、生产管理及质量管理方面的先进经验及制度。 （2） 了解安全生产、文明生产的经验及措施。 2.了解实习车间工艺流程及设备，并绘制工艺流程图。 （1）啤酒酵母的种类、评估及筛选方法。 （2）啤酒酵母的扩大培养方法。 （3）酵母的添加方法及设备，发酵机理及方法。 （4）绘制发酵工艺曲线，并掌握关键点控制（酵母的添加数量、发酵温度、双乙酰还原控制、酵母排放时机、酵母浓度、二氧化碳的质量分数等）。 （5）工艺设备（测量占地面积及安装尺寸）。
2、 （6）编写设备选用表，绘制厂间设备平面布置图。 3.了解CIP洗涤系统，了解发酵车间常规环保所达指标。 二、部门概况 发酵车间是啤酒酿造的关键车间。啤酒是由麦芽汁经啤酒酵母发酵酿造而来的，发酵的过程就是酵母利用麦芽汁的营养成分，代谢产生酒精、CO2、风味物质等发酵产物的过程。 发酵车间包括酵母的扩培、主酵和贮酒。麦汁经啤酒酵母菌的主发酵以后，成为尚未成熟的嫩啤酒，接着再经一段时间的低温贮藏、陈酿，令其后熟，即可经过滤后灌装出厂。 发酵车间包括：酵母的扩培室、发酵罐、贮酒罐、酵母贮罐、高浓稀释机等设备。 全套发酵系统共有大型发酵缸20个，发酵能力4500千升/月。
3、主要特点：采用微机全过程监控，酵母在线自动添加，高效冷媒速冷，隔氧过滤系统，保障风味纯正，保证发酵过程无杂菌酿造，啤酒口感柔和爽口，酒香清纯，口味一致性好。 低温长时间发酵法：青岛啤酒始终坚持使用低温长时间发酵工艺及深度冷藏技术，酒龄在28天以上，口感特别柔顺香醇。 独特的青岛酵母：啤酒是由麦芽汁经啤酒酵母发酵酿造而成的，不同的酿造者，由于采用了不同的酵母菌株，生产出不同特点的啤酒。青岛啤酒是用经百年优育，性能卓越的青岛酵母，低温长时间精酿而成，口感特别柔顺协调，香气卓尔不凡。 三、 生产设备 1、设备清单： 设备 数量(个) 设备 数量(个) 设备 数量（个） 汉生罐
4、 1 扩大罐 1 发酵罐 B区6 A区14 无菌水罐 2 酵母储罐 3 清酒罐 5 消毒液罐 2 CIP清洗系统 1 碱罐 2 高浓度稀释机 1 板框过滤机 1 脱氧水罐 1 2、设备型号及测量（由于测量工具及自身测量方法水平有限，所以结果存在一定偏差，数据仅供参考）如下： 1）薄板换热器 型号：BR4J-S-110 编号：971932 设计压力：0.8MPa 设计温度：120℃ 公称换热面积：110㎡ 试验压力：1.0MPa 重量：2488kg 测量结果：高1.7m 长2.75m
5、宽1.58m 总的占地面积=3.44*5.45（占地计算加上外框面积） 2）B区 ①露天大罐 型号：180m3/200 m3 编号：14610002 V全=200 m3 V有=180 m3 直径Φ=2.65m 占地面积=13.3*20.0 ②清酒罐：h=8m 上封头h=1.1m 直径Φ=4.2m ③无菌水制备系统：整体占地面积=9.8m*7.73m a.中间水缸：高h=3.26m 直径Φ=2.4m b.活性炭过滤器（碳滤）：运行重量:24300kg 流速：10m/h 编号：0209120
6、 原水工作压力≤0.4MPa 高h=3.55m 直径Φ=2.4m c.多介质过滤器（沙滤缸）：编号：020919 运行重量：24300kg 流速：10 m/h 原水工作压力≤0.4MPa 高h=3.55m 直径Φ=2.4m 3）CIP清洗系统 占地面积=8.3m*2.2m 罐直径Φ=2.0m ①硅藻土过滤机：占地面积=2.38m*0.8m
7、 高h=1.3m 型号：20 m3 编号：14801001 ②高浓稀释机：型号：ALD(107/h) 编号：1462001 长9.35m 宽3.20m 高2.37m ③前缓冲罐：周长C=5.07m 高h=2.34m 4）C区 120 m3发酵罐：型号120 m3 编号14010003 周长C=13.85m 高h=11.05m 上封头高=1.4m 3、 啤酒大型发酵罐发酵 （1）圆筒体锥底发酵罐发酵 发酵方法分类：
8、单罐发酵：前发酵、主发酵、后发酵、贮酒全部在一个罐完成；两罐发酵。 设备结构特点： ① 设备的外性特点：外筒体蝶形或拱形盖，锥形体底 ② 罐材料：均采用碳钢加涂料或不锈钢两种材料制成 ③ 冷却夹套：国内大多用低温低压，液态冷媒在半圆管、弧形管的夹套，或米勒板式夹套内流动换热 ④ 隔热层和防护层：绝热层材料应具有导热系数低、体积质量低、吸水少、不易燃等特性 ⑤ 罐主要附件：温度传感器，取样阀等 （3） 圆筒锥底发酵罐的优点 ①加速发酵：麦汁和酵母对流获得强化，因而加速发酵 ②厂房投资节省 ③冷耗节省：直接冷却发酵罐和酒液，而且冷却介质在强制循环下，传热系数高 ④发酵罐的
9、清洗和消毒实现自动程序化 四、 发酵车间工艺流程 1、 发酵： 发酵罐 高浓稀释机+脱氧水（脱氧水和啤酒混合） 前缓冲罐（调节硅藻土过滤机的流速） 硅藻土过滤机 清酒罐 灌装 2、 水处理： 原水 砂虑罐 碳虑罐 5u保氨过虑 中间小碟 高压泵 反渗透膜 糖化 稀释水罐 17% 纯水 3、高浓度稀释: CO2 蒸发器 无水碳酸钠 高锰酸钾 活性碳 水箱 平衡罐 混合液充填CO2(啤酒+脱氧水) 脱氧水碳酸化 二级脱氧(制脱氧水) 4、 车间工艺总流程：
10、 冷麦汁 无菌压缩空气 麦汁充氧 酵母培养系统 酵母添加装置 浮选罐 冷媒 CO2 回收间 CO2 露天发酵缸 酵母贮存间 冷媒 硅藻土过滤机
11、 啤酒捕集过滤器 冷媒 清酒罐 冷媒 包装 五、发酵机理 啤酒的生产是依靠纯种啤酒酵母利用麦芽汁中的糖、氨基酸等可发酵性物质通过一系列的生物化学反应，产生乙醇、二氧化碳及其他代谢副产物，从而得到具有独特风味的低度饮料酒。啤酒发酵过程中主要涉及糖类和含氮物质的转化以及啤酒风味物质的形成等有关基本理论。 冷麦汁接种啤酒酵母后，发酵即开始进行。啤酒发酵
12、是在啤酒酵母体内所含的一系列酶类的作用下，以麦汁所含的可发酵性营养物质为底物而进行的一系列生物化学反应。通过新陈代谢最终得到一定量的酵母菌体和乙醇、CO2以及少量的代谢副产物如高级醇、酯类、连二酮类、醛类、酸类和含硫化合物等发酵产物。这些发酵产物影响到啤酒的风味、泡沫性能、色泽、非生物稳定性等理化指标，并形成了啤酒的典型性。 啤酒发酵分主发酵（旺盛发酵）和后熟两个阶段。在主发酵阶段，进行酵母的适当繁殖和大部分可发酵性糖的分解，同时形成主要的代谢产物乙醇和高级醇、醛类、双乙酰及其前驱物质等代谢副产物。后熟阶段主要进行双乙酰的还原使酒成熟、完成残糖的继续发酵和CO2的饱和，使啤酒口味清爽
13、并促进了啤酒的澄清和成熟。 (一) 发酵主产物--乙醇的合成途径 麦汁中可发酵性糖主要是麦芽糖，还有少量的葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽三糖等。单糖可直接被酵母吸收而转化为乙醇，寡糖则需要分解为单糖后才能被发酵。由麦芽糖生物合成乙醇的生物途径如下： 总反应式 1/2C12H22O12+1/2H2O→C6H12O6+2ADP+2Pi→2C2H5OH+2CO2+2ATP+226.09kJ 麦芽糖 葡萄糖 乙醇 理论上每100g葡萄糖发酵后可以生成51.14g乙醇和48.8
14、6gCO2。实际上，只有96%的糖发酵为乙醇和CO2，2.5%生成其它代谢副产物，1.5%用于合成菌体。 发酵过程是糖的分解代谢过程，是放能反应。每1mol葡萄糖发酵后释放的总能量为226.09mol，其中有61mol以ATP的形式贮存下来，其余以热的形式释放出来，因此发酵过程中必须及时冷却，避免发酵温度过高。 葡萄糖的乙醇发酵过程共有12步生物化学反应，具体可分为4个阶段： 第一阶段：葡萄糖磷酸化生成己糖磷酸酯 第二阶段：磷酸已糖分裂为两个磷酸丙酮 第三阶段：3-磷酸甘油醛生成丙酮酸
15、 第四阶段：丙酮酸生成乙醇 （二）发酵过程的物质变化 1．糖类的发酵 麦芽汁中糖类成分占90%左右，其中葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖、麦芽三糖和棉子糖等称为可发酵性糖，为啤酒酵母的主要碳素营养物质。麦芽汁中麦芽四糖以上的寡糖、戊糖、异麦芽糖等不能被酵母利用称为非发酵性糖。 啤酒酵母对糖的发酵顺序为：葡萄糖>果糖>蔗糖>麦芽糖>麦芽三糖。葡萄糖、果糖可以直接透过酵母细胞壁，并受到磷酸化酶作用而被磷酸化。蔗糖要被酵母产生的转化酶水解为葡萄糖和果糖后才能进入细胞内。麦芽糖和麦芽三糖要通过麦芽糖渗透酶和麦芽三糖渗透酶的作用输送到酵母体内，再经过水解才能被利用。当麦汁中葡萄糖质量分数在
16、0.2%～0.5% 以上时，葡萄糖就会抑制酵母分泌麦芽糖渗透酶，从而抑制麦芽糖的发酵，当葡萄糖质量分数降到0.2%以下时抑制才被解除，麦芽糖才开始发酵。此外，麦芽三糖渗透酶也受到麦芽糖的阻遏作用，麦芽糖质量分数在1%以上时，麦芽三糖也不能发酵。不同菌种分泌麦芽三糖渗透酶的能力不同，在同样麦芽汁和发酵条件下发酵度也不相同。 啤酒酵母在含一定溶解氧的冷麦汁中进行以下两种代谢，总反应式如下： 有氧下 C6H12O6+6O2+38ADP+38Pi→6H2O+6CO2+38ATP+281kJ 无氧下 1/2C12H22O12+1/2H2O→C6H12O6+
17、2ADP+2Pi→2C2H5OH+2CO2+2ATP+226.09kJ 啤酒酵母对糖的发酵都是通过EMP途径生成丙酮酸后，进入有氧TCA循环或无氧分解途径。酵母在有氧下经过TCA循环可以获得更多的生物能，此时无氧发酵被抑制，称为巴斯德效应。但在葡萄糖（含果糖）质量分数在0.4%～1.0%以上时，氧的存在并不能抑制发酵，而有氧呼吸却受大抑制，称反巴斯德效应。实际酵母接入麦汁后主要进行的是无氧酵解途径（发酵），少量为有氧呼吸代谢。 2．含氮物质的转化 麦芽汁中的α-氨基氮含量和氨基酸组成对酵母和啤酒发酵有重要影响，酵母的生长和繁殖需要吸收麦汁中的氨基酸、短肽、氨、嘌呤、
18、嘧啶等可同化性含氮物质。啤酒酵母接入冷麦汁后，在有氧存在的情况下通过吸收麦汁中的低分子含氮物质如氨基酸、二肽、三肽等用于合成酵母细胞蛋白质、核酸等，进行细胞的繁殖。酵母对氨基酸的吸收情况与对糖的吸收相似，发酵初期只有A组8种氨基酸（天冬酰氨、丝氨酸、苏氨酸、赖氨酸、精氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、谷酰氨）很快被吸收，其它氨基酸缓慢吸收或不被吸收。当上述8种氨基酸浓度下降50%以上时，其它氨基酸才能被输送到细胞内。当合成细胞时需要8种氨基酸以外的氨基酸时，细胞外的氨基酸不能被输送到细胞内，这时酵母就通过生物合成所需的氨基酸。麦汁中含氮物质的含量及所含氨基酸的种类、比例不同对酵母的生长、繁殖和代谢副产物
19、高级醇、双乙酰等的形成都有很大影响。一般情况下，麦汁中含氮物质占浸出物的4%～6%，含氮量800～1000mg/L左右，α-氨基氮含量在150～210mg/L左右。 啤酒发酵过程中，含氮物质约下降1/3左右，主要是部分低分子氮（α-氨基氮）被酵母同化用于合成酵母细胞，另外有部分蛋白质由于pH和温度的下降而沉淀，少量蛋白质被酵母细胞吸附。发酵后期，酵母细胞向发酵液分泌多余的氨基酸，使酵母衰老和死亡，死细胞中的蛋白酶被活化后，分解细胞蛋白质形成多肽，通过被适当水解的细胞壁进入发酵液，此现象称为酵母自溶，其对啤酒风味有较大影响，会造成"酵母臭"。 3．其它变化 在发酵过程中
20、麦芽汁的含氧量越高，酵母的繁殖越旺盛，酵母表面以及泡盖中吸附的苦味物质就越多。大约有30%～40%的苦味物质在发酵过程中损失。另外，啤酒的色度随着发酵液PH值的下降，溶于麦汁中的色素物质被凝固析出，单宁与蛋白质的复合物以及酒花树脂等吸附于泡盖、冷凝固物或酵母细胞表面，使啤酒的色度也有所下降。此外，啤酒酵母在整个代谢过程中，将不断产生CO2，一部分以吸附、溶解和化合状态存在于酒液当中，另一部分CO2被回收或逸出罐外，最终成品啤酒的CO2质量分数为0.5%左右。从总体来看，CO2在酒液中的产生、饱和及逸出等变化，对提高啤酒质量是具有重要作用的。具体的情况将在后续的相关内容中再做介绍。 (三)
21、 啤酒发酵副产物的形成 啤酒发酵期间，酵母利用麦汁中营养物质转化为各种代谢产物。其中主要产物为乙醇和二氧化碳，此外还产生少量的代谢副产物，如连二酮类、高级醇类、酯类、有机酸类、醛类和含硫化合物等。这些代谢副产物的形成对啤酒的成熟和产品风味有很大影响，如双乙酰具有馊饭味，是造成啤酒不成熟的主要原因；高级醇含量高的啤酒饮用后容易出现“上头”，啤酒口味也变差等。 1．连二酮类的形成与消除 双乙酰（CH3COCOCH3）与2，3-戊二酮（CH3COCOCH2CH3）合称为连二酮，对啤酒风味影响很大。在缩短啤酒酒龄的研究中发现，当酒中双乙酰含量<0.1～0.15mg/L，H
22、2S含量<5μ/L，二甲硫（CH3SCH3），乙醛含量<30mg/L，高级醇<75～90mg/L，乙偶姻<15mg/L时，啤酒就达到成熟。其中双乙酰对啤酒风味影响最大，故国内把啤酒中双乙酰含量列入国家标准，把双乙酰含量的高低作为衡量啤酒是否成熟的唯一衡量指标。 双乙酰在啤酒中的味阈值（用人的感觉器官所能感受到某种物质的最低含量称为阈值）为0.1～0.2mg/L，2，3-戊二酮的味阈值为1.0mg/L。啤酒中双乙酰和2，3-戊二酮的气味很相近，当质量分数达0.5mg/L时有明显不愉快的馊饭味，当含量>0.2mg/L时有似烧焦的麦芽味。淡色啤酒双乙酰含量达0.15mg/L以上时，就有不
23、愉快的刺激味。 (1)双乙酰的合成途径 双乙酰（或2，3-戊二酮）是由丙酮酸（糖代谢的中间产物）在生物合成缬氨酸（或异亮氨酸）（酵母繁殖所需氨基酸）时的中间代谢产物α-乙酰乳酸（或α-乙酰羟基丁酸）转化得到的，是啤酒发酵的必然产物。其中双乙酰对啤酒风味影响大，其生物合成机理为： 丙酮酸与TPP（焦磷酸硫氨素，为辅羧酶，能催化氧化脱羧反应）结合，使丙酮酸转化成活性丙酮酸，脱羧后变成活性乙醛，再与丙酮酸缩合成α-乙酰乳酸。α-乙酰乳酸经过酵母体外非酶氧化生成双乙酰，双乙酰在酵母体内的还原酶作用下被还原为阈值很高的2，3-丁二醇（阈值为100mg/L）。 α
24、乙酰乳酸是酵母合成缬氨酸的中间产物，当麦汁中缺乏缬氨酸或缬氨酸被消耗时，将产生较多的α-乙酰乳酸。而α-乙酰乳酸在温度较高又有氧化剂存在的条件下极易氧化脱羧形成双乙酰。在中性（pH7.0）条件下，α-乙酰乳酸稳定不易氧化，而在pH过低时，α-乙酰乳酸则分解成乙偶姻。 (2)影响双乙酰生成的因素 ①酵母菌种 不同的酵母菌种产生双乙酰的能力不同，对双乙酰的还原能力也不同。强壮酵母数量多、代谢旺盛，双乙酰的还原速度快。繁殖期的幼酵母、贮存时间过长的酵母、使用代数过多的酵母、营养不良的酵母等还原双乙酰的能力弱，死亡的酵母没有还原双乙酰能力。 ②麦汁中氨基酸的种类和含
25、量：麦汁中缬氨酸含量高可减少α-乙酰乳酸的生成，减少双乙酰的形成。 ③巴氏杀菌前啤酒中α-乙酰乳酸含量高，遇到氧和高温将形成较多的双乙酰。 ④生产过程染菌会导致双乙酰含量增高。如果生产污染杂菌，双乙酰含量明显增加，啤酒质量下降或造成啤酒酸败。 ⑤酵母细胞自溶后体内的α-乙酰乳酸进入啤酒，经氧化转化为双乙酰。 (3)双乙酰的控制与消除方法 ①菌种 选择双乙酰产生量低的菌种；适当提高酵母接种量，双乙酰还原期酵母数不低于7×106个/100ml；使用酵母代数不要超过5代。 ②麦汁成分 在相同发酵条件下，麦汁中α-氨基氮含量对下酒时双乙酰含量有明显影
26、响，见表4-2-2。麦汁α-氨基氮含量要求在180～200mg/L（12ºP啤酒），过高过低对于啤酒生产都不利，适当的α-氨基氮既保证有必须的缬氨酸含量，又对啤酒风味没有不利影响。控制溶解氧含量应在6～9mg/L，有利于控制酵母的增殖。麦汁含锌量一般为0.15～0.20mg/L，锌含量增加也有利于减少啤酒双乙酰含量。 ③酿造用水残余碱度应小于1.78mmol。残余碱度高将影响麦汁中的α-氨基氮含量。 ④提高双乙酰还原温度 啤酒低温发酵可以减少发酵副产物的形成，保证啤酒口味纯正。提高双乙酰还原温度既可以加快α-乙酰乳酸向双乙酰的转化，同时又有利于双乙酰被酵母还原。由于α-乙酰
27、乳酸转化为双乙酰是非酶氧化反应，反应速度缓慢，提高温度则可加快转化速度。研究发现，α-乙酰乳酸非酶氧化速度与双乙酰还原速度相差100倍，只有把发酵液中的α-乙酰乳酸尽快转化为双乙酰才能降低啤酒中双乙酰的含量。 ⑤控制酵母增殖量 α-乙酰乳酸是在酵母繁殖期间形成的，减少酵母的繁殖量才能减少α-乙酰乳酸的形成量，从而减少啤酒中双乙酰的生成量。故适当增加酵母接种量，有利于减少双乙酰的产生。 ⑥外加α-乙酰乳酸脱羧酶 该酶用于啤酒发酵过程，可将双乙酰的前驱体α-乙酰乳酸直接催化分解成3-羟基-2-丁酮（俗称乙偶姻）。在主发酵阶段，如果麦芽汁中没有足够的游离缬氨酸，酿造酵母将启动
28、缬氨酸合成机制。在缬氨酸合成的生化途径中，α-乙酰乳酸是其前驱物，它很容易透出细胞进入培养液中。发酵过程中，发酵液中的α-乙酰乳酸被缓慢地氧化脱羧，产生大量双乙酰。若将α-乙酰乳酸脱羧酶加入麦芽汁，该酶通过迅速脱羧反应（非氧化反应）将α-乙酰乳酸转化为乙偶姻，它消除所有培养液中的α-乙酰乳酸使其不能转化为双乙酰。这样就会减少双乙酰的生成和双乙酰还原时间，缩短啤酒发酵周期1～3天。 ⑦加强清洁卫生工作，严格杀菌，定期做好微生物检查，避免杂菌的污染。 ⑧采用现代生物技术，利用固定化酵母柱进行后期双乙酰还原，这样既不影响啤酒传统风味，又加快了啤酒成熟，可使整个发酵周期大大缩短。
29、2．高级醇的形成 高级醇（俗称杂醇油）是啤酒发酵过程中的主要产物之一，也是啤酒的主要香味和口味物质之一。适量的高级醇能使酒体丰富，口味协调，给人以醇厚的感觉，但如果含量过高，会导致饮后上头并会使啤酒有异味。因此，对于啤酒中的高级醇的含量应严格控制。 (1)啤酒中高级醇的来源 啤酒中大约80%的高级醇是在主发酵期间，酵母进行繁殖的过程中形成的，也就是酵母在合成细胞蛋白质时形成。 (2)啤酒中高级醇阈值及其对啤酒风味影响 高级醇含量超过100mg／L会使啤酒口味和喜爱程度明显变差，啤酒中的高级醇含量标准值为：下面发酵啤酒：60～90mg／L ；上面发酵啤
30、酒：＞100mg／L 。 ①正丙醇、异丁醇、戊醇等含量过高会使啤酒产生不良风味，饮后易“上头” ②异戊醇有甜味、香蕉芳香味和醇味。啤酒酿造工艺不同，麦汁组分也不同；酵母菌株不同，酿制的啤酒异戊醇含量也不同，因此不同地区生产的啤酒风格各异。但超过口味阈值，就会产生明显的杂醇油味，饮后就有头痛头昏的感觉。 ③β-苯乙醇，是一个芳香族高级醇，给人有一种郁闷的玫瑰花香。苯乙醇含量高，会使啤酒生产玫瑰花香，但不高时，会同其它醇类发生加合作用时，对口味的影响增强。 ④色醇给人以微苦和轻微的苯酸味，酪醇有似苯酚的气味和强烈的胆汁苦，含量超过阈值时，会使啤酒产生不愉快的后苦味。
31、 ⑤适量的高级醇赋予啤酒饱满的口感，含量过高产生溶剂味且对人体健康不利。 ⑥啤酒中高级醇和酯类有不同比例，对啤酒风味有不同的影响，在正常的情况下，酯类总量与高级醇总量相协调。若高级醇相对含量较高，则回味不协调，啤酒就有一种玫瑰芳香味，若比例过小酯类相对比例高，啤酒易出现酯香味，也会影响啤酒的正常风味。 (3)影响高级醇形成的因素 ①菌种的影响 不同的啤酒酵母菌种，高级醇的生成量差异很大。在同等发酵条件下，有些酵母菌株产生高级醇的含量达200mg/L，而有的仅有40 mg/L，相差达5倍之多。因此酿造啤酒，选择优良酵母菌株是控制啤酒中高级醇含量最为有效的途径。
32、一般粉末状酵母高级醇的生成量在60～90mg/L，而絮状酵母高级醇的生成量在50～120mg/L。 ②酵母接种量的影响 一般认为，酵母添加量小，酵母增殖后的酵母多，有利于高级醇的生成。若提高酵母添加量，降低酵母细胞倍数有利于降低高级醇的含量，但只有酵母添加量提高到一定倍数时（如4倍），高级醇的生成量才会显著降低。 ③酵母增殖的影响 高级醇是酵母增殖、合成细胞蛋白质时的副产物，酵母增殖倍数越大，形成的高级醇就越多。为了使啤酒中的高级醇的含量不宜过高，酵母的增殖倍数以控制在3～4倍较好，即接种酵母在（1.2～1.8）×107个左右。同时酵母生长代谢受到抑制时，中间代
33、谢产物会多一些，高级醇产生量高。 ④麦汁组分与浓度的影响 麦汁是酵母生长繁殖代谢所需的氮源和碳源，其组分的状况对高级醇的生成量影响很大。麦汁中的α-氨基氮（α-N）是酵母同化的主要氮源。适量的α-N可促进酵母繁殖，生成适量的高级醇，α-N含量过低时，酵母就通过糖代谢途径合成自身必需的氨基酸，合成细胞蛋白质。当缺乏合成能力时，就会由丙酮酸形成高级醇。当α-N含量过高时，氨基酸脱羧会形成高级醇。同时，若麦汁中缺乏镁离子、泛酸等营养物质，酵母生长受到影响，高级醇的生成量也会发生变化。11～120Bx麦汁α-N的含量一般控制在160～180mg/L为宜，此时即能保证酵母繁殖发酵还原双乙
34、酰的正常进行，又能使高级醇的含量适中。 高级醇的生成量还与麦汁浓度有关，随着麦汁中可发酵性糖含量的增加，通常不应高于16ºP，最好能控制在10～12ºP。 同时，高级醇的生成量与麦汁的pH值也有关系，一般麦汁的pH值越高，越有利于高级醇的形成；反之则少。一般要求pH值在5.2～5.6。 ⑤麦汁充氧量的影响 麦汁含氧量与酵母的增殖有密切的关系，如麦汁充氧不足，酵母增殖缓慢，醪液起发慢，易污染杂菌，从而影响正常的发酵。但充氧过量，酵母增殖迅猛，麦汁中可利用的氮会在短时间内被消耗，易造成酵母营养盐缺乏，高级醇的生成量就会增加，因此麦汁中的充氧量一般控制在8～10
35、mg/L为宜。 ⑥发酵条件的影响 a．发酵方式的影响 发酵方式不同，高级醇的生成量也不相同，一般加压发酵可以抑制高级醇的生成，这可能是压力引起酵母代谢产物的渗透性引起的。搅拌发酵可以促进高级醇的生成，是因为啤酒中的二氧化碳溶入量增加，随着酒液中的二氧化碳浓度的提高，糖发酵及副产物的生成都受到抑制。 b．发酵温度的影响 温度对高级醇的生成有重要的影响，同时发酵温度的改变还会影响到啤酒中高级醇的平衡，从而对啤酒风味构成影响。因为温度高则增强了酵母活性及与酒液的对流，提高了酵母与麦汁的接触面积与时间，在其它条件相同的条件下，温度越高，高级醇的生成量也越高。生产中应
36、尽量控制发酵温度在12℃（主酵期）以下，以减少高级醇的生成。 c．发酵度的影响 酵母在进行糖代谢时，会同时产生一些高级醇。发酵度高，表明发酵越旺盛，繁殖越快，对含氧物质的要求越多，代谢的糖类物质越多，产生的高级醇含量高。 ⑦酵母自溶的影响 主发酵结束，大部分酵母沉积于锥形罐底部，如不及时排放，容易引起酵母自溶，从而导致高级醇含量升高。 ⑧贮酒 高级醇的生成主要在主发酵期。只要贮存条件适宜，在贮酒期间其变化幅度很小。瓶装后高级醇一般也保持常数值。但对下酒糖度、贮存条件要严格加以控制。 ⑨原料的影响 啤酒中高级醇的含量与麦芽品种
37、质量优劣有关。因不同地区的大麦品种，其含氮量有较大的差别，其所制成的麦芽或麦汁的含氮量也不同。若麦汁中的α-氨基氮含量过高，就会通过氨基酸的异化作用即埃尔利希机制形成高级醇；当麦汁中的α-氨基氮含量偏低时，麦汁中可同化氮消耗后，酵母则通过糖代谢合成必需的氨基酸用于细胞的蛋白质合成，当缺乏合成能源或氨基酸不足时，会导致由酮酸形成高级醇。据报道，使用溶解过度或适度的麦芽会使啤酒有较高的异戊醇含量，而使用溶解不良的麦芽能导致产生较高含量的正丙醇。 (4)控制高级醇含量的措施 ①选用高级醇产生量低的酵母菌株，并适当提高酵母的接种量，可抑制高级醇的生成。 ②选用蛋白质溶解良好的麦芽
38、制定合理的糖化工艺，注意蛋白质分解的温度和时间，确保麦汁中α-氨基氮含量在180±200mg/L之间。 ③调整发酵工艺，降低麦汁冷却温度和酵母添加温度，控制麦计含氧量，使含氧量在8～10mg/L之间，降低主发酵前期的温度，在发酵完毕后，及时排放沉积在发酵罐底部的酵母，防止酵母自溶。 ④严格控制糖化过程中麦汁pH值5.2～5.4之间，这样可抑制高级醇的生成量，又能适应糖化过程中各种水解酶类的作用，所以在整个糖化过程中必须严格控制和调节pH值。 ⑤为加快发酵速度缩短酒龄，进行搅拌发酵使酵母与麦汁和氧之间充分接触，加快发酵速度则有利于高级醇的形成。所以从啤酒质量方面考虑，生产
39、中要慎重采用。 ⑥加压发酵，压力在（0.08～0.2Mpa）发酵，抑制了酵母的繁殖，高级醇的生成量相对减少。 3．酯类的形成 酯类在啤酒中的含量很少，但对啤酒的风味影响很大。酯类大部分是在主发酵期形成的，尤其是在酵母繁殖旺盛期生成量较大，在后熟期形成量较少。酯类是由酰基辅酶Ａ（RCO•SCoA）和醇类缩合而成。泛酸盐对酯的形成有促进作用。 R1CO•SCoA+R2OH—→R1COOR2+CoA•SH 辅酶A存在于酵母体内，酯类是脂肪酸渗入酵母细胞内形成的。酯类生成后，一部分透过细胞膜进入发酵液中，一部分被酵母吸附而保留在细胞内，酯被酵
40、母吸附量的多少随酯的相对分子质量增加而增加。 酯类（挥发性酯）是啤酒香味的主要来源之一，啤酒中含有适量的酯才能使啤酒香味丰满协调，传统上认为过高的酯含量是异香味，但国外一些啤酒乙酸乙酯的含量大于阈值，有淡雅的果香味，形成了独特风味。 4．醛类 啤酒中的醛类来自麦汁煮沸中美拉德反应和啤酒发酵过程中醇类的前驱物质或氧化产物。常见的醛类有：甲醛、乙醛、丙醛、异丁醛、异戊醛、糠醛、反-2-壬烯醛等。对啤酒风味影响比较大的是乙醛、糠醛和反-2-壬烯醛。 乙醛主要来自丙酮酸。在丙酮酸脱羧酶作用下，丙酮酸不可逆形成乙醛和CO2。绝大多数乙醛在乙醇脱氢酶催化下形成乙醇。
41、正常情况下，乙醛在啤酒中的含量只有3.5～15.5mg/L。乙醛的阈值为10mg/L，成熟啤酒乙醛含量小于10mg/L，优质啤酒含量小于6mg/L。当乙醛含量超过10mg/L时啤酒有不成熟口感，呈腐败性气味和类似麦皮不愉快的苦味；乙醛含量超过25mg/L就会有强烈的刺激性辛辣感，也有郁闷性口感。乙醛、双乙酰和H2S构成嫩啤酒的生青味，酵母和麦汁污染杂菌（发酵单胞菌）也可增加啤酒中乙醛的含量。 5．酸类 啤酒中的酸类约有100种，可分为不挥发酸、低挥发酸和挥发酸。啤酒中的酸类及其盐类决定啤酒的pH值和总酸含量。适量的酸赋予啤酒柔和和清爽的口感，同时为重要的缓冲物质控制啤酒的pH值
42、缺少酸类，啤酒口感呆滞、粘稠、不爽口；过量的酸会使啤酒口感粗糙、不柔和、不协调。啤酒中有机酸的种类和含量是判断啤酒发酵是否正常和是否污染产酸菌的标志。 啤酒在发酵期间可增加滴定酸0.9～1.2ml（1mol/LNaOH），发酵产酸量受到麦汁总酸量的负影响，麦汁总酸越高，发酵产酸越少。要控制啤酒总酸必须先要控制麦汁总酸，糖化时由于水的碱度大，为调节pH值常常要加大量调节酸，会造成啤酒风味单调或出现明显的酸味。GB 4927－2001规定10.1ºP～14.0ºP淡色啤酒，总酸≤2.6ml/100ml。对于有些啤酒总酸基本正常[2.2～2.3ml/(1mol/L NaOH/100ml
43、]，但饮用时酸刺激强，有酸味，其原因除总酸过高外，主要是挥发酸太高造成的。啤酒挥发酸>100mg/L就说明啤酒已经酸败。 6．含硫化合物 啤酒中含硫化合物分挥发性和非挥发性两类，啤酒中多数挥发性含硫化合物是低阈值的强风味物质，对啤酒风味影响很大，尤其是低分子量的含硫化合物的影响更大。影响比较大的含硫化合物有二甲硫（DMS）、SO2、H2S和3-甲基-2-丁烯-1-硫醇。 DMS为陈啤酒风味的特色组分，正常含量为20～70μg/L，过量有令人不快的腐烂蔬菜（卷心菜）的味道。啤酒中游离DMS主要来自麦芽及发酵、贮酒时酵母的代谢，其含量多少与酵母菌种有关。 六、影响发
44、酵的主要因素 除酵母菌种的种类、数量和生理状态外，影响酵母发酵的环境因素有麦汁成分、发酵温度、罐压、溶解氧含量、pH值等。 （一）麦汁成分：麦汁组成适宜，能满足酵母生长、繁殖和发酵的需要。120P麦汁中α-氨基氮含量应为（180±20）mg/L，还原糖含量9.5～10.2～11.2g/100ml，溶解氧含量8～10mg/L，锌0.15～0.20mg/L。 （二）发酵温度：啤酒发酵采用变温发酵，发酵温度指旺盛发酵（主发酵）阶段的最高温度。啤酒发酵一般采用低温发酵。上面啤酒发酵温度为18～22℃，下面发酵温度为7～15℃。采用低温发酵的原因是：低温发酵可以防止或减少细菌的污染
45、同时酵母增殖慢，最高酵母细胞浓度低，发酵过程中形成的双乙酰、高级醇等代谢副产物少，同化氨基酸少，pH值下降缓慢，酒花香气和苦味物质损失少，酿制出的啤酒风味好，此外酵母自溶少，使用代数多。 （三）罐压：在一定的罐压下酵母增殖量较少，代谢副产物形成量少，主要原因是由于二氧化碳浓度的增高抑制了酵母的增殖。在提高发酵温度缩短发酵时间的同时，应相应提高罐压（加压发酵），以避免由于升温带来的代谢副产物增多的问题。罐压越高，啤酒中溶解的CO2越多，发酵液温度越低，酒中CO2含量越高。 （四）pH值：酵母发酵的最适pH为5～6，过高过低都会影响啤酒发酵速度和代谢产物的种类、数量，从而影响啤酒的发酵和
46、产品质量。 （五)代谢产物：酵母自身代谢产物乙醇的积累将逐步抑制酵母的发酵作用，一般当乙醇体积分数达到8.5%以上时就会抑制发酵，此外重金属离子Cu2+等对酵母也有毒害作用。 七、技术控制 （一）技术指标 主酵期：尽力控制下部温度高于上部温度，以引起温差热对流，加快发酵速度。 乙酰还原期：温度尽量保持平稳，上下部温差控制在0.5℃之内。 贮酒期：尽量控制上部温度高于中部温度，中部温度高于下部温度，并保持温度的稳定，以防止酒液的对流，影响啤酒的稳定性。 CO2压力：必须严格按工艺要求控制，过高或过低都会影响发酵速度、待滤酒中CO2含量及啤酒稳定性。 （二）工艺参数控制
47、1.为提高发酵液发酵度，麦汁冷却温度、满罐温度、主酵温度控制上限：麦汁冷却温度为7.5～8.5℃，满罐温度8.5～9℃，主酵温度9.5 ～10.0℃； 2.双乙酰还原温度11.5～12.0℃； 3.封罐压力0.08～0.10MPa； 4.后贮酒温度-1.5～0℃； 5.新酵母罐扩培温度控制：前期三次麦汁温度10～11℃，后续麦汁进罐按正常发酵温度控制； 6.非扩培酵母罐：麦汁进罐至满罐不能超过10.0℃； 7.升温糖度4.8～5.2°P（根据主酵时间进行控制）。 （三）发酵工艺 1、原则：总发酵周期（从第一锅麦汁进料开始算起）：约25天
48、左右；后贮天数（达到后贮温度开始计算）：青岛优质啤酒至少7天以上，第二品牌至少3天以上。 2、发酵： ①满罐温度控制在8.0～9.0℃。 ②控制在24h内满罐（酵母扩培除外），B区180m3发酵罐满罐时间≤30h，满罐12～24小时内至少排渣一次。 ③冷媒温度-4℃～-8℃ ④满罐后自然升温至9.5±0.5℃，保持此温度发酵。当糖度降至4.8～5.2°p后，开始升温至12±0.5℃进行双乙酰还原。青岛优质啤酒控制主酵时间84～110小时，第二品牌控制主酵时间72～96小时。主酵结束，开始升温点的酵母数应保证在15.0MM/ml以上。 ⑤双乙酰控制：双乙酰还原时间为达到升温糖
49、度的日期开始计算，截止降温日期开始所用的天数。当双乙酰还原至0.06mg/l以下时降温，青啤为9～12天，第二品牌双乙酰还原时间控制为4～7天。 ⑥糖度降到3.4～3.8°p时封罐保压，封罐压力应控制在0.08～0.10MPa，封罐后酵母数应大于6.0MM/ml。 ⑦酵母回收：封罐72h内酵母回收完毕，以后每隔2～4天排放一次渣，滤酒前排最后一次渣。后贮温度：-1.5～0℃. ⑧青岛优质啤酒冷贮时间超过15天的酒样，需重新取样品评。复检后，决定是否降级处理。 （四）发酵控温 1、质量因素 要素内容 质量标准 质量参数 1. 罐温预冷 2. 主发酵温度控制 3. 排
50、酵母、排锥 4. 降温控制 5. 压力控制 6. 主酵时间 7. 主酵结束糖度 8. 封罐糖度 9. 后熟时间 10. 后熟温度 11. 冷贮温度 12. 冷贮时间 13. 后熟结束双乙酰 14. 满罐至降温时间 15. 满罐极限发酵度与冷贮酒发酵度差值 1. 7～8℃ 2. 9.5±0.5℃ 4. 降到5℃时，0.3°/h,降到0℃时，0.1°/h 5. 0.06～0.10MPa 6. 72～98小时 7. 1.7+（3.2～3.6）°p 8. 1.7+（1.5～2.3）°p 9. 9～12天 10. 12±0.5℃
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