啤酒的生產工藝簡介

1、啤酒的生產工藝簡介,,文庫專用,2,啤酒生產工藝流程圖,啤酒生產工藝流程圖,主要內容,啤酒的定義啤酒的生產原料啤酒的釀造工藝簡介麥芽的制備麥汁的制備發(fā)酵罐的清洗和滅菌啤酒發(fā)酵啤酒的澄清與裝罐啤酒釀造遇到的幾個問題及解決方法,,,,,,,,,二、啤酒的定義,,以大麥和水為主料，大米或其它谷物、酒花為輔料，經制麥、糖化、酵母發(fā)酵釀造而成的一種含有CO2、低酒精度和多種營養(yǎng)成分的飲料酒。純生啤酒是建立在整個釀造、過濾、包裝全

2、過程對污染微生物嚴格控制的基礎上，其特點體現(xiàn)在純和生這兩個字上。純生啤酒通過嚴格的過程控制，實現(xiàn)了無菌釀造，杜絕了雜菌污染，保證了酵母的純種發(fā)酵，使啤酒擁有最純正的口感和風味,,1、大麥為什么大麥是釀造啤酒的主要原料？,分布廣，價格廉。皮殼是良好的麥汁過濾介質。發(fā)芽力較強、酶系統(tǒng)較完全，豐富的可浸出物。大麥是非主要直接食用作物，用大麥釀酒不會影響人類的口糧供應，這也是現(xiàn)代為什么還一直用大麥的一大原因。,三、啤酒生產原料,,大麥發(fā)

3、芽的作用：,發(fā)芽大麥含有各種水解酶和豐富的大分子物質，且這些酶可以將大分子物質分解，以供酵母生長。產生色香味物質。,2、啤酒花,啤酒花在啤酒釀造中的作用總結,賦予啤酒特有的香氣和清爽的苦味；形成啤酒優(yōu)良的泡沫，增加啤酒的泡沫性和穩(wěn)定性；使蛋白質沉淀，有利于麥汁的澄清；酒花有抑菌作用，能增強麥芽和啤酒的防腐能力；酒花對啤酒釀造的不利影響是，酒花的花色苷能引起啤酒的非生物性渾濁。,,3、酵 母,酵母的生物學特性,,兼性厭氧微生

4、物。,啤酒酵母的種類：,上面發(fā)酵啤酒酵母：在發(fā)酵時隨CO2漂浮在液面上，發(fā)酵終了形成泡蓋，經長時間放置，酵母也很少下沉。下面發(fā)酵啤酒酵母：在發(fā)酵時，酵母懸浮在發(fā)酵液內，發(fā)酵終了，酵母很快凝結成塊并沉積在容器底，形成緊密的沉淀層。,上面酵母和下面酵母的區(qū)別,啤酒按酵母性質分類,上面發(fā)酵啤酒：采用上面酵母。發(fā)酵過程中，酵母隨CO2浮到發(fā)酵面上，發(fā)酵溫度15-20℃。啤酒的香味突出。下面發(fā)酵啤酒：采用下面酵母。發(fā)酵完畢，酵母凝聚沉淀到發(fā)酵

5、容器底部，發(fā)酵溫度5-10℃ 。啤酒的香味柔和。世界上絕大部分國家采用下面發(fā)酵啤酒。,啤酒酵母的主要特性要求,1.細胞和菌落形態(tài) 　　不同菌株的啤酒酵母有著不同的形態(tài)。優(yōu)良健壯的啤酒酵母細胞，具有均勻的形狀和大小，平滑而薄的細胞膜，細胞質透明均一?！　∑【平湍冈邴溠恐腆w培養(yǎng)基上菌落呈乳白色至微黃褐色，表面光滑但無光澤，邊緣整齊或呈波狀。,2.主要的生理特性要求,(1)凝聚性　　凝聚性不同，酵母的沉降速度不同，發(fā)酵度也有差異。啤酒

6、生產一般選擇凝聚性比較強的酵母。(2)發(fā)酵度　　反應酵母對麥芽汁中各種糖的利用情況，正常的啤酒酵母能發(fā)酵葡萄糖、果糖、蔗糖、麥芽糖和麥芽三糖等。一般啤酒酵母的真正發(fā)酵度應為50％～68％左右。(3)酵母死滅溫度　　是指一定時間內使酵母死滅的最低溫度，可作為鑒別菌株的內容之一。一般啤酒酵母的死滅溫度在52～53℃，若死滅溫度增高，則說明酵母變異或污染野生酵母。（4）產孢能力　　一般啤酒酵母生產菌種都不能產生孢子或產孢能力極弱，而某些

7、野生酵母能很好產孢。根據此特性，可判別啤酒酵母是否混入野生酵母。,4、輔助原料,（一）種類未經發(fā)芽的谷物，如大米、玉米、小麥、黑麥、燕麥和大麥。用量20-30%?？砂l(fā)酵性糖，如蔗糖、糖漿等。用量10%左右。（二）啤酒生產中使用輔助原料的意義1、降低啤酒生產成本；2、降低麥汁總氮，提高啤酒穩(wěn)定性；3、調整麥汁組分，提高啤酒某些特性,5、水,釀造用水：糖化用水、洗滌麥糟用水。 去硬和酸度

8、改良處理。其它用水：酵母洗滌（殺菌水）、冷卻和鍋爐用水（自來水）。,,,四、 啤酒的釀造工藝,(一)麥 芽 制 備,通過大麥發(fā)芽，根芽和葉芽適當生長，使麥粒中形成大量的各種酶，一部分非活化酶（酶原）得到活化和增長，同時使麥粒的部分淀粉蛋白質和半纖維素等高分子物質得到分解，達到一定的溶解度，以滿足釀造啤酒中糖化工藝的需要。,麥 芽 制 備目的,,發(fā)芽中產生的水解酶：,α-淀粉酶β-淀粉酶支鏈淀粉酶蛋白分解酶半纖維素酶,麥芽

9、制備干燥的目的,終止綠麥芽的生長和酶的分解作用，便于貯存、粉碎。麥芽經過焙焦產生色、香、味物質；且根較脆，易于除去。,,,(二)麥汁制備,,1、麥芽的粉碎的目的,比表面積增大；可溶性物質的浸出；有利于酶的作用。,,2、糖化,糖化是利用麥芽中所含有的各種水解酶，在適宜的條件下將麥芽和輔助原料中的不溶性大分子物質（淀粉、蛋白質、半纖維素及其中間分解產物等）逐步分解為可溶性的低分子物質的分解過程。,,糖化最主要的目的就是把淀粉分解為酵母

10、所能利用的可發(fā)酵糖以及低分子糊精等。麥芽中的淀粉分解酶包括：α-淀粉酶、β-淀粉酶、R酶等。淀粉水解包括三個過程，即糊化、液化、糖化。,糊化：熱水溶液中，水分子大量進入淀粉分子中，體積膨脹，淀粉顆粒吸水膨脹到一定程度，顆粒破裂溶于水中，形成粘稠的溶液，此過程稱為糊化。液化：由許多葡萄糖殘基組成的淀粉長鏈（支鏈淀粉和直鏈淀粉）被α-淀粉酶迅速分解為許多短鏈（糊精）。因而使糊化醪液的粘度迅速下降，此過程即液化。由于酶的存在，糊化和液

11、化兩個過程幾乎同時發(fā)生。,麥芽淀粉酶的性質和作用方式,糖化溫度的控制,3、麥芽醪láo過濾,目的：獲得澄清的麥汁。方法：過濾槽法、壓濾機法。第一麥汁：用過濾法提取的糖化醪中的麥汁。第二麥汁：用熱水洗出的第一麥汁過濾后殘留于麥槽中的麥汁。,,作用： ——蒸發(fā)掉多余水分，使麥汁濃縮； ——滅菌和滅酶作用（固定麥汁成分）； ——溶出酒花的有效成分；

12、 ——使蛋白質凝固析出，增加啤酒的穩(wěn)定性。,4、麥汁煮沸和酒花添加,,（1）酒花糟的分離（2）熱凝固物的分離 熱凝固物又稱粗凝固物，它是以蛋白質和多酚物質為主的復合物，煮沸的麥汁在冷卻到60℃前均可析出（3）麥汁冷卻充氧作用： 冷卻到適于酵母發(fā)酵的溫度（6-8℃）； 通入無菌空氣，氧濃度6-10 mg/L； 將麥汁中的冷凝固物分離出來。,5、麥汁處理,,（三）罐的清洗與消毒,⑴微生物的控制

13、污染途徑：　　麥汁冷卻、輸送管道、閥門、接種、發(fā)酵空罐等。檢驗：　　洗滌殘水細菌總數＜5個/ml，每周一次厭氧微生物檢測。,罐的清洗與消毒,⑵殺菌劑的選擇：ClO2、雙氧水、過氧乙酸、甲醛等。⑶洗滌方法的選擇：①清水→堿水→清水②清水→堿水→清水→殺菌劑（ClO2、雙氧水、過氧乙酸）③★清水→堿水→清水→消毒劑→無菌水④★清水→稀酸（磷酸、硝酸、硫酸）→清水→堿水→清水→殺菌劑→無菌水,,(四)啤酒發(fā)酵,,1、啤酒發(fā)酵機

14、理,一、主要物質變化1、糖的變化 　　　在啤酒發(fā)酵過程中，可發(fā)酵糖約有96%發(fā)酵為乙醇和CO2，是代謝的主產物；2.0％～2.5%轉化為其他發(fā)酵副產物；1.5％～2.0%作為碳骨架合成新酵母細胞。發(fā)酵副產物主要有：甘油、高級醇、羰基化合物、有機酸、酯類、硫化合物等。,2、含氮物質的變化 　　在正常的發(fā)酵過程中，麥汁中含氮物約下降1/3，主要是約50%的氨基酸和低分子肽為酵母所同化。酵母分泌出的含氮物的量較少，約為酵母同化氮的1

15、/3。　　啤酒中殘存含氮物質對啤酒的風味有重要影響。含氮物質高（>450 mg／L）的啤酒顯得濃醇，含氮量為300～400 mg／L的啤酒顯得爽口，含氮物質量<300 mg／L的啤酒則顯得寡淡。,3、其他發(fā)酵產物,（1）高級醇類 　　高級醇（俗稱雜醇油）是啤酒發(fā)酵代謝產物的主要成分，對啤酒風味有重大影響，超過一定含量時有明顯的雜醇味。對于一般的啤酒，多量的高級醇是不受歡迎的。啤酒中的絕大多數高級醇是在主發(fā)酵期間酵母繁殖

16、過程中形成的。（2）酯類 　　啤酒中的酯含量很少，但對啤酒風味影響很大，啤酒含有適量的酯，香味豐滿協(xié)調，但酯含量過高，會使啤酒有不愉快的香味或異香味。酯類大都在主發(fā)酵期間形成。,（3）連二酮 　　連二酮是雙乙酰和2，3-戊二酮的總稱，其中對啤酒風味起主要作用的是雙乙酰。　　雙乙酰被認為是衡量啤酒成熟與否的決定性的指標，雙乙酰的味閾值為0．1～0.15 mg/L，在啤酒中超過閾值會出現(xiàn)餿飯味?！　〉统墒炱【?，雙乙酰含量以

17、控制在0.1mg/L以下為宜；高檔成熟啤酒最好控制在0.05mg/L以下。,（4）硫化物 　　揮發(fā)性硫化物對啤酒風味有重大影響，這些成分主要有硫化氫、二甲基硫、甲基和乙基硫醇、二氧化硫等。其中硫化氫、二甲基硫對啤酒風味的影響最大。啤酒中的揮發(fā)性硫化氫大都是在發(fā)酵過程中形成的。啤酒中的硫化氫應控制在0～10μg/L的范圍內；啤酒中二甲基硫濃度超過100μg/L時，啤酒就會出現(xiàn)硫磺臭味。（5）乙醛 乙醛是啤酒發(fā)酵過程中產生的主要醛類

18、，乙醛是酵母代謝的中間產物。當啤酒中乙醛濃度在10mg/L以上時，則有不成熟的口感、腐敗性氣味；當乙醛濃度超過25mg/L，則有強烈的刺激性辛辣感。成熟啤酒的乙醛正常含量一般＜10mg/L。,4、苦味物質 　　 發(fā)酵過程中，麥汁中近1/3的苦味物質損失掉。主要原因是由酵母細胞的吸附、發(fā)酵時間增長等原因造成的。5、pH值的變化 　 麥汁發(fā)酵后，pH值降低很快。下面發(fā)酵啤酒，發(fā)酵終了時，pH值一般為4.2～4.4。pH值下降主要是由于

19、有機酸的形成，同時也由于磷酸鹽緩沖溶液的減少。,二、影響發(fā)酵的主要因素,1．麥汁成分　　α氨基N、還原糖、鋅等。2．發(fā)酵溫度——變溫發(fā)酵，指主發(fā)酵階段的最高溫度。一般低溫發(fā)酵。 下面發(fā)酵的類型： 低溫發(fā)酵（接種6～7.5℃，發(fā)酵7～9℃）； 中溫發(fā)酵（接種8～9℃，發(fā)酵10～12℃）； 高溫發(fā)酵（接種9～10℃，發(fā)酵13～15℃）。淡爽型啤酒多采用較高溫度發(fā)酵。3．罐壓　　4．pH　　5～65．代謝

20、產物,傳統(tǒng)的下面發(fā)酵法工藝,1、主發(fā)酵2、后發(fā)酵,主發(fā)酵（以敞口12％麥汁發(fā)酵為例）一般工藝過程,（1）麥汁冷卻至接種溫度（6℃左右），流入增殖 槽，將所需的酵母量（為麥汁量的0．5％（體積分數）左右）加入，混合均勻。通入無菌空氣，使溶解氧含量在8mg/L左右。（2）酵母經繁殖20h左右，待麥汁表面形成一層泡沫時，將增殖槽中的麥汁泵入發(fā)酵槽內，進行厭氧發(fā)酵。（3）發(fā)酵2～3天左右，溫度升至發(fā)酵的最高溫度，進行冷卻，先維持最高溫度

21、2～3天。以后控制發(fā)酵溫度逐步回落，主酵結束時，發(fā)酵液溫度控制在4.0～4.5℃。（4）主發(fā)酵最后一天急劇冷卻，使大部分酵母沉降槽 底，然后將發(fā)酵液送至貯酒罐進行后發(fā)酵。,2.主發(fā)酵過程的現(xiàn)象和要求,①酵母繁殖期　麥芽汁添加酵母8～16h以后，液面上出現(xiàn)二氧化碳小氣泡，逐漸形成白色、乳脂狀的泡沫，酵母繁殖20 h以后立即進入主發(fā)酵池，與增殖槽底部沉淀的雜質分離。②起泡期　入主發(fā)酵池4～5h后，在麥汁表面逐漸出現(xiàn)更多的泡沫，由四

22、周漸漸向中間擴散，泡沫潔白細膩，厚而緊密，如花菜狀，發(fā)酵液中有二氧化碳小氣泡上涌，并將一些析出物帶至液面。此時發(fā)酵液溫度每天上升0.5～0.8℃，每天降糖0.3～0.5％，維持時間1～2天，不需人工降溫。,③高泡期　發(fā)酵后2～3天，泡沫增高，形成隆起，高達25～30cm，并因發(fā)酵液內酒花樹脂和蛋白質-單寧復合物開始析出而逐漸變?yōu)樽攸S色，此時為發(fā)酵旺盛期，需要人工降溫，但是不能太劇烈，以免酵母過早沉淀，影響發(fā)酵。高泡期一般維持2～3天每天

23、降糖1.5％左右。④落泡期　發(fā)酵5天以后，發(fā)酵力逐漸減弱，二氧化碳氣泡減少，泡沫回縮，酒內析出物增加，泡沫變?yōu)樽睾稚?。此時應控制液溫每天下降0.5℃左右，每天降糖0.5～0.8％，落泡期維持2天左右。⑤泡蓋形成期　發(fā)酵7～8天后，泡沫回縮，形成泡蓋，應即時撇去泡蓋，以防沉入發(fā)酵液內。此時應大幅度降溫，使酵母沉淀。此階段可發(fā)酵性糖已大部分分解，每天降糖0.2～0.4％。,影響主發(fā)酵的因素：,酵母菌種酵母菌使用狀況酵母接種量麥汁組

24、成通風供氧發(fā)酵溫度發(fā)酵壓力,后發(fā)酵,主發(fā)酵結束后的發(fā)酵液稱嫩啤酒。后發(fā)酵的目的：　　　殘?zhí)抢^續(xù)發(fā)酵；　　　促進啤酒風味成熟；　　　增加CO2的溶解量；　　　促進啤酒的澄清。,后發(fā)酵時間,淡色啤酒一般貯酒時間較長，濃色啤酒貯酒時間較短；原麥汁濃度高的啤酒較濃度低的啤酒貯酒期長；低溫貯酒較高溫貯酒的貯酒時間長。,貯酒期的控制,酒齡：從封罐開始到酒成熟的天數。傳統(tǒng)：60～90d，改進后縮短15～30d。影響因素：酒的成熟度、

25、保質期、酵母、貯酒罐的特點等。,二、啤酒大型發(fā)酵罐發(fā)酵,（一）圓柱錐底發(fā)酵罐1. 特點(1)底部為錐形，便于生產過程中隨時排放沉集于罐底的酵母。(2)罐身設有冷卻裝置，便于發(fā)酵溫度的控制。罐體外設有保溫裝置，可將罐體置于室外，減少建筑投資，節(jié)省占地面積。 (3)采用密閉發(fā)酵，便于C02洗滌和C02回收；既可做發(fā)酵罐，也可做貯酒罐。 (4)罐內發(fā)酵液由于液體高度而產生C02梯度，并通過冷卻方位的控制，可使發(fā)酵液進行自然

26、對流，罐體越高對流越強。有利于酵母發(fā)酵能力的提高和發(fā)酵周期的縮短。(5)發(fā)酵罐可采用儀表或微機控制，操作、管理方便?？刹捎肅IP自動清洗系統(tǒng)，清洗方便。(6)設備容量大，國內采用的罐容一般為100～800m3。圓柱錐底發(fā)酵罐的示意圖見圖5-4。,圓柱錐底發(fā)酵罐,圓柱錐底發(fā)酵罐,,（五）澄清與灌裝,,1、啤酒的澄清,貯酒期間，酒液達到了一定程度的澄清；要使成品啤酒達到清亮透明、富有光澤，需要使用機械方法除去啤酒中的酵母和細菌及細小

27、混濁顆粒。啤酒機械澄清方法大致分為過濾和離心分離兩類。,啤酒過濾方式：濾棉過濾、硅藻土過濾、板框過濾、濾膜過濾等。（1）硅藻土過濾天然硅藻土煅燒粉碎后在轉爐以800－1100℃煅燒，再旋風分離不同粒級，得到容易滲透的助濾劑。實際是無定形硅，惰性，對啤酒風味無影響。硅藻土具有結構形狀不同的微粒，能濾除0.1-1.0μm以下的粒子。,（2）濾膜過濾使用多種功能的薄膜濾芯和深層濾芯，加上在線薄膜完整性檢測手段，使無菌過濾成為現(xiàn)實，多

28、用于生產純生啤酒。啤酒澄清設備組合使用根據啤酒在貯酒期的澄清情況和對啤酒澄清度的需要，各種澄清設備可組合使用。如硅藻土過濾機與板式過濾機組合使用等等。,2、啤酒的包裝啤酒包裝是啤酒生產的最后一道工序，對啤酒質量和外觀有直接影響。啤酒包裝過程要達到以下要求：包裝后的啤酒應符合衛(wèi)生標準；過程中應盡量減少二氧化碳的損失，以保證啤酒口味和泡沫性能；應盡量避免與空氣接觸，防止氧化作用影響啤酒的風味穩(wěn)定性和非生物穩(wěn)定性。,,五、啤酒發(fā)

29、酵中遇到的問題及解決方法,1、大麥的β-葡聚糖在啤酒工業(yè)的負面影響： 麥汁過濾困難、得率降低； 影起啤酒的非生物性渾濁。,解決途徑：原料：選育低β-葡聚糖大麥或將β-葡聚糖酶基因導入大麥；工藝：糖化時加熱穩(wěn)定性β-葡聚糖酶；菌種：構建含β-葡聚糖酶基因的酵母細胞。,2、酵母發(fā)酵時存在的問題,啤酒泡沫穩(wěn)定性差，尤其是純生啤酒。原因：—啤酒泡沫的成分： CO2、起泡蛋白、酒花樹脂?！湍妇僧a生蛋白酶A，分解起泡

30、蛋白。,,解決方法：選含起泡蛋白高的大麥；加入一些抑制蛋白酶A活性的物質；用基因工程的方法敲除編碼蛋白酶A的基因。,3、雙乙酰,雙乙酰是衡量啤酒風味成熟與否的決定性指標,其含量超過其味閾值,會給啤酒帶來不愉快的餿飯味,影響啤酒風味。雙乙酰超標的事例卻在此次抽檢中暴露出來。作為制約啤酒香氣與口味的關鍵項目，啤酒國家標準規(guī)定，優(yōu)級品的雙乙酰含量應≤0.10mg／L。雙乙酰超標可產生“飯餿味”，嚴重影響啤酒的口感。這一問題在少數中小型啤

31、酒廠未能完全解決，在銷售旺季，問題更為突出。,影響雙乙酰生成的因素,①菌種　還原能力：強壯＞幼、衰老、營養(yǎng)不良、代數多者。②麥汁成分中AA的種類和含量：α-氨基N↓或Val↑，α-乙酰乳酸生成↓，雙乙?！＂郯褪蠝缇唉?乙酰乳酸的含量：↑，則高溫殺菌時，雙乙?！苋揪　　　、萁湍缸匀堋　　?雙乙酰的控制與消除方法,①菌種　　雙乙酰產量低者；提高接種量，還原期≥7×106個/100ml。②麥汁成分　　α-氨基N：

32、180～200mg/L，并有適宜的Val含量。溶解O26～9mg/L，鋅0.15～0.20mg/L?！、坩勗煊盟簹堄鄩A度＜1.78mmol。④還原溫度：　　適當提高。⑤控制酵母增殖　?、尥饧应?乙酰乳酸脫羧酶　　使發(fā)酵液中的α-乙酰乳酸→乙偶姻,4、為什么不能用大麥直接生產？缺乏麥芽特有的香味胚乳內的物質不易溶于水中,啤酒酵母菌種麥汁組成成分酵母接種量和接種技術起酵溫度、發(fā)酵時間、還原溫度發(fā)酵設備 D:H 罐容積

33、、酵母發(fā)酵流態(tài)酵母凝聚性酵母分離時間和殘留酵母低溫（0℃下）貯酒條件和時間發(fā)酵罐壓控制和CO2在酒中濃度酵母在就中死亡、衰退，是一切雜味來源之一,5、影響啤酒風味主要因素,酵母在不利條件下發(fā)酵如：1.罐太大、太高、罐壓太高造成CO2溶解過多。2.營養(yǎng)物質嚴重缺乏，高濃，高輔料比，麥汁濃度低于10.5°P麥汁 。3.特別在發(fā)酵后期，缺營養(yǎng)，溫度太高，CO2濃度太高，酵母生理活力衰退。4.毒性積累 均促

34、進酵母衰老、死亡,6、異常發(fā)酵現(xiàn)象和處理方法,1．發(fā)酵液翻騰現(xiàn)象　　　　　產生原因：冷卻不當　　對策：中上部溫度不要太高，保持罐壓穩(wěn)定。2．發(fā)酵罐結冰　　啤酒冰點：＝-（酒精度×0.42+原麥汁濃度×0.04+0.02）　　對策：冷媒溫度-4～-2.5℃等。3．酵母自溶　　　　　產生原因：罐底溫度高，維持時間長等　　對策：及時排放酵母泥，貯酒期上、中、下溫度保持在-1～1℃。冷媒溫度-4℃等。4．啤酒上

35、頭　　　　　產生原因：高級醇≥120ppM，異丁醇＞10ppM，異戊醇＞50ppM。,5．雙乙酰還原困難　　　　產生原因：α氨基氮低，高溫快速發(fā)酵法、主酵后酵母沉降過早或酵母質量差、活性差。6．雙乙?；厣l(fā)酵結束時雙乙酰合格，經低溫貯酒或過濾后或殺菌后含量上升。產生原因：前體多，濾酒后吸氧，后期染菌等。對策：盡量減少吸氧；抗氧化劑；CO2背壓；灌酒時竄沫；滿罐貯酒等?！?．發(fā)酵中止現(xiàn)象　　　　產生原因：酵母凝聚性強而絮