《啤酒发酵》PPT课件

第五章 啤酒发酵 1 啤酒酵母 一、酵母分类及命名 酵母在分类学上属于真菌门-子囊菌纲-原子囊亚纲-内孢霉目-酵母科-出芽酵母亚科-酵母属-种：上面酵母上面啤酒、下面酵母下面啤酒。 啤酒专业刊物：S.cerevisiae 上面酵母 S.carlsbergensis 下面酵母 一般M书刊将S.cerevisiae 称为啤酒酵母. 命名原则:种名在前,属名在后.,发酵,二、啤酒酵母的凝聚性 上面啤酒酵母：发酵时随CO2漂浮在液面上，发酵终了形成酵母泡盖，长时间放置很少沉淀。发酵1/3 下面酵母：发酵过程中酵母分散，发酵终了酵母凝结成块，沉于容器底部。可发酵全部棉子糖 鉴别特征 ： 棉子糖 果糖 葡萄糖 半乳糖 蔗糖 蜜二糖 转化酶 蜜二糖酶 下面酵母按凝聚性分：粉末、凝聚性、絮凝性,凝聚理论：不甚清楚，一般认为与酵母的遗传基因有关，至于是一个基因控制还是多个基因控制，观点不一。 一般资料认为凝聚性受基因FLO1和FLO5控制。,三、卡尔酵母的一般特性； 细胞卵圆形、圆形、椭；3.58.0 5.011m 菌落乳白色，边缘波浪性易挑起； 可发酵葡、果、蔗、麦、麦芽三糖、半乳糖、棉子糖、密二糖。 不能发酵异麦芽糖、异麦三糖、麦芽四糖、糊精、淀粉。,四、优良酵母的筛选方法： 1、材料：保存的斜面、高泡酒、沉淀酵母泥 2、处理：材料89 P麦汁活化23次25，2d，用0.05%EDTA-Na稀释至 10-610-7，浇双重皿各三个。 27C培养23天，取正常菌落。 分离单细胞-多级分离培养-发酵性能评定-投入生产。,五、啤酒酵母扩大培养 1、出发菌株：保藏菌株、外购 2、简易扩培过程： 斜面- 4只810%203d- 4只810%无花183d 1L 810%无花1546d 20L卡氏罐1012%有花麦汁10L/只10121015d200L种子罐1012%100120L/只10121012d-1.01.2m3繁殖槽. 培养成熟后，放走上层嫩酒，留部分酵母泥，加麦汁保持1213，通风20min/12h，发酵度3035%，60106个/mL降温至23低温贮存，以后重复进行。,扩大培养,名词： 发酵度：发酵过程中浸出物浓度下降的百分率。 外观发酵度：生产现场用糖度表测量发酵液的浓度计算得到的发酵度。 真发酵度：将酒中乙醇蒸发之后，在用水补充至原体积，然后测其发酵度。 真发酵度=外观发酵度 0.819 发酵度极限最大外观：全部可发酵性糖都被发酵完毕测出的外观发酵度。 成品酒的发酵度应接近发酵度极限。,2 啤酒发酵机理 一、糖类发酵 EMP C2H5OH+CO2+能量+4ATP无O2糖发酵 糖丙酮酸 CO2+H2O+能量+38ATP有O2TCA循环 巴士德效应：糖经EMP代谢至丙酮酸，在有氧条件下酵母经TCA循环可获得更多的生物能，此时，无氧发酵被抑制，这种氧抑制嫌氧发酵代谢过程。 糖代谢反应式：100g麦芽糖理论上可产酒精53.8g，实际只有9596%糖转化为酒精，其余形成高级醇、有机酸、脂类等以及酵母新细胞。 C12H22O11+H2O+4ADP+4Pi-4 C2H5OH+4CO2+4ATP+Q,二、含氮物的变化下降 麦汁接种后，酵母必需吸收麦汁中的含氮物，用于合成酵母蛋白、核酸和其它含氮化合物，形成新酵母细胞。接种1520106个/ml高泡6070106个/mL AA的前驱体a-酮酸受细胞合成的反馈抑制，合成旺盛时， a-酮酸不积累；但中后期，缺乏AA麦汁，酵母合成速度减慢，对a-酮酸的反馈抑制建立不起来，会有较多酮酸进而转化为高级醇。 啤酒中残存含N物影响酒的风味。 300mg/L以下淡薄；450mg/L以上醇厚。,含氮物,三、啤酒中的风味物质含量少，影响大 1、连二酮类VDK A连二酮和啤酒风味：2.3-戊二酮和丁二酮双乙酰总称，在酒中口味相似，但量比为1:36，且口味阀值：双0.10.2mg/L;戊1.0mg/L,故生产中以双乙酰作为啤酒是否成熟的限制性指标. GB4927-2001规定:优质啤酒双乙酰0.10mg/L 双乙酰是具挥发性、强烈刺激性的化合物，啤酒中含量0.5mg/l以上时，具有明显的馊饭味。目前国内外优质啤酒一般将双乙酰控制在0.05mg/L以下,风味物质,B形成途径：211页 异丁醇 缬氨酸 a-酮异戊酸 糖丙酮酸 活性乙醛 a-乙酰乳酸 a-乙酰乳酸 a-ALDC a-乙酰-a-羟基丁酸 乙偶姻 双乙酰 双乙酰 异亮氨酸 丁二醇 活cell 无活cell 2,3-戊二酮 丁二醇 残存啤酒,C影响和消除的方法 减少a-乙酰乳酸的生成： 使用优良的菌株; 保存好现有菌种5代内； 提高麦汁中a-氨基氮，缬氨酸高可抑制双合成。 加速a-乙酰乳酸非酶氧化： a双氧化还原，慢双丁二醇酶促反应，快。 提高含氧量，适当通风有利分解。,降低措施, 控制和降低酵母的增殖浓度： 降低酵母增殖: 较低接种温度89C，较大接种量1520X106个/mL。增殖级数3 加速双乙酰还原： 菌株透过能力不同； 加大罐压。 保持发酵液中活酵母数：粉末、通风或倒罐，加高泡酒等。 高温处理:10C主发酵,12C还原双乙酰 CO2洗涤。 减少成品啤酒中溶解氧并加抗氧化剂。,选择产双乙酰少大麦原料。 调整好发酵液的pH值：pH36分解为双乙酰。 添加商品a-乙酰乳酸脱羧酶。 采用基因工程酵母菌株：利用基因重组在酵母细胞内引进a-乙酰乳酸脱羧酶。日本,2、高级醇 A形成机理： 1907年德国化学家伊里希： 有十几种AA在酵母转氨酶作用下将其氨基转移到a-酮戊二酸上，形成谷氨酸和a-酮酸，a-酮酸经脱羧还原形成比原AA少一个碳原子的高级醇。,B高级醇与啤酒风味 高级醇主要指异丁醇、异戊醇及活性异戊醇， 它是各种酒的香味和风味物质之一，适量可 促进酒类香味,口味丰满，并促进协调性。 过量产生异杂味，容易上头， 啤酒中适宜含量5090mg/L。,高级醇,C降低啤酒中高级醇含量方法：酵母增殖的产物。 1提供合适的麦汁中a-氨基氮; 例:1112P麦汁a-氨基氮控制150180mg/L. 2选择产生高级醇少的酵母菌株; 3适当提高酵母的接种浓度15X106个/ml; 4降低主酵前期发酵温度,控制酵母增殖级数3 5控制麦汁的含氧水平,防止倒罐时吸入空气; 6大罐发酵,及时排出酵母,防止酵母自溶; 7适当控制啤酒发酵度.,3、挥发酯： 酯化反应； 酵母生物合成。 4、醛类： 已检出的达20余种，乙醛由丙酮酸脱羧形成，但啤酒中含量一般很低。,来源,5、酸类： 使口味活泼,爽口;缺乏,口味呆滞,粘稠,不爽口;过量:口感粗糙,不柔和,不协调,也意谓着污染了产酸细菌. 国标12P浅色啤酒总酸2.6ml1molNaOH/100mL pH5.25.6pH4.24.6。,6、含硫化合物: SO2、H2S、CH3SCH3、CH3S-S-CH3、CH3SH、乙硫醇CH3CH3SH等,含量10-610-9,但有不良气味,是近代关心的焦点.,3 啤酒发酵技术 啤酒发酵工艺技术控制没有深入到发酵代谢机制的控制，而是对其发酵过程中影响因素的控制。 一、啤酒发酵技术工艺控制 1、酵母菌株选择： 降糖快，双还原快，口味风味稳定的菌株。,发酵技术,2、麦汁组成：颜色、口味、组成直接影响酒质量。 麦汁浓度：1015%正常发酵； 溶氧水平：影响增殖，在39mg/L内增殖浓度相差50%； 不饱和脂肪酸：0.510.0mg/L会促进酵母增殖。 3、接种量： 一般泥状酵母占麦汁体积0.41.0kg/hl，接种后细胞数：153X106个/mL。,4、发酵工艺条件控制： 低温发酵: 6.07.579 A依发酵温度分 中温发酵: 891012, 高温发酵: 9101315 工厂多采用中温发酵,时间短,酵母死亡率低,使用代数一般控制5代以内.,B罐压、CO2对发酵影响： CO2抑制酵母增殖，对发酵速率略有影响，能明显抑制乙酸乙酯、异戊醇生成，有利于酒的风味，加压发酵的理论根据。 控制0.010.02MPa.但酵母死亡快，使用代数少。,C酵母排放与贮酒： 啤酒成熟即可降温0.3C /h至5C停留1天排酵母,然后再用11.5天时间降至0-1C贮酒718天过滤.,4 啤酒大型发酵罐发酵 一、圆筒锥底发酵罐C.C.T发酵罐 单罐法：发酵、贮酒在一个罐中进行。 1、分类 两罐法：酵母增殖发酵贮酒在不同罐中 两罐法 增殖主酵在发酵罐，后酵、贮酒在贮酒罐 增殖、主后酵在发酵罐，贮酒另一罐,CCT罐发酵,2、设备结构： 圆筒体，碟形或椭圆形封头，锥底角7375度；径高比1：56; 圆筒及锥底部分外部设34段冷却夹套； 不锈钢、碳钢用T-541防腐； 设绝热层：聚酰氨树脂易燃、现场发泡 、苯乙烯泡沫塑料,3、优缺点： 周期短；投资费用低；劳动强度低，易自控；发酵周期短。 酒液澄清度差，难过滤，使用代数低。,二、露天罐发酵工艺 1、进罐方式：繁殖槽法；直接法。 2、接种量和接种温度：1218h满罐 一般直接法泥状酵母0.60.8%，接种后cell数153X106个/ml，接种温度低于主酵23C。,3、主酵温度： 低温发酵： 11C，一罐法20天，酒醇厚 中温发酵：1112C，淡爽啤酒， 1618d。 主酵：即降糖速度快，12P-3.43.6P,4、VDK还原：低于主酵23C；与主酵同；高于主酵24C，还原时间短，24天。 5、冷却、降温 VDK还原终点应根据成品酒的要求定，优质酒VDK控制较低例：0.05ppm，再降温排酵母 12C-5C， 1.52天; 5-0-1C, 1天.,6、罐压控制： 主酵无压或微压：0.010.02MPa 封罐后一般控制0.070.1MPa.,7、酵母排放收集：大罐排至收集罐，需3只，前2只容积为发酵罐的5%，另一只占8%，收废酵母。 8、贮酒：一罐法酿制淡爽啤酒，周期短口味新鲜，一般36C排酵母，0-1C贮710天；,5 高浓酿造法 高浓酿造法是指采用较高的浓度进行糖化或发酵，以后加水稀释成所要求成品浓度的啤酒生产方法。 麦汁稀释 稀释方法： 前稀释后酵时稀释、 后稀释。 稀释水：O2:0.30.5ppm;CO24g/kg;pH4.14.6;24C.,高浓酿造法,优点： 糖化或发酵及贮酒设备利用率提高，省投资； 热能、冷能用量显著下降，运转费用低； 啤酒非生物稳定性提高； 香味稳定性提高，淡爽风格更突出。 缺点：原料、酒花利用率下降， 不宜做醇厚性啤酒,第六章 成品啤酒 1 啤酒的过滤与分离 棉饼过滤法、硅藻土、离心、板式、微空薄膜 一、硅藻土过滤法 硅藻土：较纯净SiO2，密度100250kg/m3，表面积12万m2/kg，能除0.11.0m粒子，性能稳定。 1、板框式硅藻土过滤机： 2、叶片式：立式叶片、水平叶片,成品啤酒,3、柱式：过滤元件似蜡烛，每柱中心为一根Y形棒，上装环行盘，酒液从环行盘间透过，沿中心孔间的狭缝和凹形槽流至清酒室。,二、板式过滤机精滤机 滤板用木材纤维、棉纤维加石棉或硅藻土压制而成。压滤机由滤板及槽沟板交替排列而成，无滤框。,三、微孔薄膜过滤机纯生啤酒 利用醋酸纤维、尼龙、聚四氟乙烯等材料制成微孔薄膜130150nm，孔径0.0514.0nm，开孔率80%，该膜应耐浓酸、耐浓碱、耐125200C高温。 啤酒用孔径1.2nm膜，能力2022X103L/h，寿命56X105L，若配备无菌罐装可生产纯生无菌啤酒。,四、离心分离： 倾析式回收麦汁、盘式除渣冷凝物、密封除渣式啤酒、冷却麦汁,2 包装和灭菌 啤酒生产的最后一道工序，对啤酒外观质量和内在质量均有密切关系，工艺要求为： 严格无菌，符合卫生标准；尽量减少CO2损失；避免与空气接触。 主要设备：洗瓶机、酒机（压盖机）、杀菌机、贴标机、装箱机。,丙酮酸与TPP结合形成活性丙酮酸脱羧形成活性乙醛，还原生成乙醇，而活性丙酮酸再与丙酮酸缩合则形成a-乙酰乳酸，脱羧形成丁二酮即双乙酰。,丙酮酸,表3淡色啤酒理化要求GB4927-2008 项目 优级 一级 酒精度 酸度 a/%vol大于等于14.1P 5.2 12.1P14.0P 4.5 11.1P12.0P 4.1 10.1P11.0P 3.7 8.1P10.0P 3.3 小于等于8.0P 2.5 原麦汁浓度b/P X 总酸/(mL/100mL)大于等于14.1P 3.0 10.1P14.0P 2.6 小于等于10.0P 2.2 二氧化碳c/%（质量分数）0.350.65 双乙酰/(mg/L)0.10 0.15,X-0.3,蔗糖转化酶活性 呈阳性(纯生啤酒、鲜啤酒) A酒精度：不包括低醇啤酒、无醇啤酒。 B麦芽汁浓度：“X”为标签上标注的原麦汁浓度，10.0P允许的负偏差为“-0.3”；10.0P允许的负偏差为“-0.2”。 C桶装(鲜、生、熟)啤酒二氧化碳不得小于0.25%(质量分数)。,