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精酿啤酒入行,精酿啤酒酿造工艺如何选择
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精酿啤酒入行,精酿啤酒酿造工艺如何选择

分类:
行业资讯
作者:
www.heshengshebei.com
来源:
山东和晟啤酒设备有限公司
2019/05/05 14:00
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    精酿啤酒在中国发展迅速,好多朋友都看好中国市场,都着手入行,上一期讲到啤酒设备的选购,本期啤酒设备厂家和晟公司给大家讲解一下啤酒发酵工艺:

    啤酒的酿造过程啤酒发酵是核心,它是一个复杂的非常复杂的生化和物质转化过程。酵母的主要代谢产物和发酵副产物:乙醇和二氧化碳;醇类、醛类、酸类、酯类、酮类和硫化物等物质。这些发酵产物决定了啤酒的风味、泡沫、色泽和稳定性等各项理化性能,赋予啤酒以典型特色。

1、发酵类型

  啤酒发酵因所用酵母不同,可分为上面发酵和下面发酵两种类型,相对应的啤酒分别为艾尔啤酒和拉格啤酒;

ü  上面发酵型啤酒采用上面酵母,发酵温度较高,一般在16~22℃;

ü  下面发酵型啤酒采用下面酵母,发酵温度较低,一般在7~12℃。

2、发酵过程

  整个发酵过程可大致分为3个阶段:(1)酵母适应阶段;(2)有氧呼吸阶段;(3)无氧发酵阶段。由于发酵过程连续进行,所以应将主酵和后酵中的发酵变化看作一个相互关联的过程。发酵期间通过酵母新陈代谢形成的副产物起着特殊的作用,这些副产物中的某些物质部分又被重新分解。这些副产物的形成和部分分解与酵母的新陈代谢密切相关,因此要引起注意。

葡萄糖发酵生成乙醇

  葡萄糖酒精发酵的生化机制是酒精制造和酒类酿造最基础的理论。对啤酒酿造来说,除发酵代谢产物酒精和CO2是组成啤酒的最主要成分外,代谢过程中的EMP途径还是许多代谢产物生成的基础,因而熟知这个过程对研究其他啤酒风味成分也十分重要。

糖类的代谢

  麦汁营养丰富,为酵母细胞提供了良好的生存环境。酵母在麦汁中吸收营养物质,排泄代谢产物。糖类物质约占麦汁浸出物的90%,其中葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖、麦芽三糖和棉子糖称为可发酵性糖,是啤酒酵母的主要碳素营养物质,也是发酵中可利用的物质。

  麦汁中的DP9-DP12糊精、麦芽四糖、麦芽五糖至麦芽九糖等均为不可发酵性糖,又称非糖。在实际生产中糖与非糖的比例一般控制为7:3较合适。

生产淡色啤酒,可发酵性糖含量略高,发酵度高,口味清爽;

生产浓色啤酒,其非糖比例略高一些,以增加它的醇厚感。

影响糖的转化速度的因素

1)   麦汁特性:发酵速度首先取决于麦汁中冷凝固物和热凝固物的分离程度、麦汁通氧量以及麦汁的组成。

2)   发酵温度:酒精发酵速度随温度上升明显加快,而低温下发酵速度会减慢。

3)   酵母浓度:酵母细胞和麦汁之间的接触面积对于物质转化非常重要。接触面积随酵母细胞浓度的增加而扩大。酵母量用细胞数个/ ml表示。酵母细胞数在生长最旺盛阶段可达3~4×107个/ ml,在某些工艺过程中甚至高达108个/ml。

4)   机械作用:机械运动如循环、搅拌等,可加强酵母细胞和麦汁的接触,使发酵剧烈进行。

5)   酵母菌种:发酵速度也是每个酵母菌种的遗传特性,不同酵母菌种的发酵速度也不相同。

6)   压力:在发酵过程中,压力不断上升,这会使发酵、酵母增殖和发酵副产物的形成逐渐停止。原因是溶解在啤酒中的CO2量及压力在不断增加。

氮类物质的代谢

  生长旺盛的酵母需要吸收氮元素,在发酵起始阶段,酵母直接吸收氨基酸;在发酵阶段主要是氨基酸通过转化而产生新物质,用于合成细胞的蛋白质和其他的含氮化合物。

麦汁中含有氨基酸、肽类、蛋白质、嘌呤、嘧啶以及其他多种含氮物质。这些含氮物质很重要,可供酵母繁殖同化之用,并且对啤酒的理化性能和风味特点起主导作用。

发酵副产物可分为以下两类

  生青味物质(双乙酰、醛、硫化物):这些物质赋予啤酒不纯正、不成熟、不协调的口味和气 味。浓度高时对啤酒质量具有不利影响。它们可在主酵和后酵进程中通过生化途径从啤酒中分离去,这也是啤酒后酵的目的。

  芳香物质(高级醇、酯):这些物质主要决定啤酒的香味。在一定浓度范围内,它们的存在是优质啤酒的前提条件。与生青味物质相反,芳香物质不能通过工艺技术途径从啤酒中去除。

双乙酰

  双乙酰是乙酰乳酸在酵母细胞外非酶氧化的产物,是酵母在生长繁殖时,在酵母细胞体内用可发酵性糖经乙酰乳酸合成它所需要的缬氨酸、亮氨酸途径中的副产物,中间产物乙酰乳酸部分排出酵母细胞体外,经氧化脱羧作用生成双乙酰。双乙酰的消除又必须依赖于酵母细胞体内的酶来实现。

前驱体的转化

乙酰乳酸的形成取决于下列因素:

1)   酵母菌株,酵母的种类对于双乙酰的降解起决定性的作用。

2)   酵母的接种,通常情况下,较高的接种量和发酵温度有利于双乙酰的降解。

3)   麦汁组成,麦汁组成会直接影响酵母的生长和双乙酰的降解。充足的α-氨基氮有利于酵母的繁殖。

4)   麦汁充氧,充氧对双乙酰的形成没有直接影响,但可以促进酵母的生长。

5)   促进前驱体转化的因素,A.降低pH值:pH值为4.2~4.4时,转化迅速;随着pH的提高,转化减弱。B.提高温度:温度越高,转化越迅速。C.氧气吸入:啤酒摄入氧气可导致前驱体迅速向连二酮转化。前驱体向连二酮的转化程度限制了啤酒的成熟速度。

啤酒中双乙酰含量高的原因

  一般由工艺原因造成的,原因有二:一是α-乙酰乳酸分解不完全,可造成双乙酰含量较高。

  二是当感染了啤酒有害菌如足球菌,也会出现这种结果。迟缓的主发酵或后发酵容易使成品啤酒产生较多的双乙酰。深色和具有麦芽焦香的啤酒双乙酰含量较普通啤酒多一些。

下列因素有利于双乙酰分解

1)   防止酵母沉降或贮酒期间添加高泡酒,处于发酵期的酵母细胞分解连二酮的能力很强,是双乙酰形成能力的10倍;

2)   麦汁要含有足够量的氨基酸(如减少辅料用量、低温下料、适当延长蛋白质休止时间、用溶解良好的麦芽等),缬氨基的含量也就充足,通过反馈作用,抑制酵母菌由丙酮酸生物合成缬氨酸的代谢作用,相应地就抑制了α-乙酰乳酸和双乙酰的生成;

3)   麦汁中Zn离子含量充足及充氧量适中,使酵母活力旺盛,还原双乙酰的能力强;

4)   适当提高啤酒后酵温度,双乙酰分解受温度影响强烈,随着温度的升高,双乙酰分解能力增强;

5)   发酵前期采取加压发酵工艺,在后期利用CO2进行洗涤。因为双乙酰和戊二酮具有挥发性,发酵期间会通过CO2排出,而乙酰乳酸不具挥发性,不易被清除掉,采取转化的方法。

在实际生产中注意以下几点

(1)双乙酰(连二酮)的含量是啤酒成熟的标志。随着主酵期和后熟期的缩短,检查双乙酰含量的重要性也在不断增加。

(2)乙酰乳酸必须迅速转化为连二酮。为此需快速发酵至接近最终发酵度,低pH值,酵母添加后要避免吸氧,主酵和后熟要在较高温度下进行(下面发酵工艺中,直至18℃)。

(3)后熟需要有活力和有生命力的酵母细胞。通过有效措施防止酵母沉降。具备一定浓度有活力的酵母细胞十分重要。

(4)成熟啤酒的双乙酰总量(连二酮和前驱体)的标准值为0.1mg/L以下。

(5)发酵晚期吸入氧气是非常危险,会导致乙酰乳酸的生成,这时生成的双乙酰已不可能被酵母完全降解。另外氧气的存在会使原有的乙酰乳酸进一步氧化成双乙酰。

(6)可采取加α-乙酰乳酸脱羧酶的方法,使α-乙酰乳酸直接脱羧基转化为乙偶姻,没有了双乙酰的转化过程。此方法可行且有效,缺点是生产成本增加,另外对酵母的发酵性能也有影响。

啤酒中的高级醇

  所谓高级醇类,就是3个碳原子以上的醇类的总称,俗称杂醇油。高级醇是啤酒发酵过程中的主要副产物之一,是构成啤酒风味的重要物质。

  适宜的高级醇组成及含量,不但能促进啤酒具有丰满的香味和口味,且能增加啤酒口感的协调性和醇厚性。

啤酒发酵中生成的高级醇

  啤酒发酵中生成的高级醇,以异戊醇(3-甲基丁醇)的含量最高,约占高级醇总量的50%以上。

  其次为活性戊醇(2-甲基丁醇)、异丁醇和正丙醇。此外,还有色醇、酪醇、苯乙醇和糠醇等。

  对啤酒风味影响较大的是异戊醇和β-苯乙醇,它们与乙酸乙酯、乙酸异戊酯、乙酸苯乙酯是构成啤酒香味的主要成分。

影响啤酒中高级醇形成的因素

1)   酵母菌种:高发酵度菌株形成的高级醇要多,必须选择合适的菌种;

2)   麦汁成份:麦汁含有足量氨基酸和易发酵的碳水化合物,因为经过合成系统只产生很少量的高级醇(麦汁中氨基酸含量以控制在180±20mg/L较合适),若辅料比太大,加蔗糖多,常导致麦汁中α-氨基氮缺少,必然导致高级醇增加;

3)   酵母添加量:1.5~1.8×107个/ml为适宜,接种量高,新增殖的酵母细胞相对较少,有利于降低高级醇的形成,若酵母细胞繁殖多,易形成较多的高级醇,在实际生产中,酵母的增殖倍数一般控制在4倍以内;

4)   发酵温度:麦汁中溶解氧过高和高温发酵都会促进酵母繁殖,也就相应增加了高级醇的生成量,故可采用低温主发酵,高温还原双乙酰的工措施。加压发酵,也有利于降低高级醇的形成;

5)   发酵方式:采用联合罐发酵(前酵使用锥形罐发酵,后酵在传统发酵罐中进行),高级醇总量相对于普通发酵方法而言会增加20~25%。不管采取怎样的方法,所有加速主发酵的措施都将增加高级醇的含量。

3、发酵过程中的其他变化

1)   蛋白质组成的变化:酵母消耗100~140mg氨基酸和低分子肽/L麦汁;高分子蛋白质析出,附着在酵母表面,或与CO2一起进入泡盖中;

2)   pH的下降:接种麦汁的5.3~5.6降至4.3~4.6;复合物析出,后熟速度加快,口味细腻;

3)   啤酒氧化还原势的变化:rH值由麦汁的20~30降至嫩啤酒的8~12;

4)   啤酒色泽变浅:下降3EBC;

5)   苦味物质和多酚物质的分离析出:25~30%;

6)   CO2含量:4.7~5.5g/L啤酒.

4、发酵度

  啤酒中浸出物下降的百比率称为发酵度。不同类型的啤酒,其残糖的高低和发酵度也不尽相同。在啤酒发酵过程中,糖不断被消耗,啤酒的浓度随之降低,为能准确表达啤酒中浸出物的发酵程度,就产生了发酵度这一概念。它表达了已被发酵的麦汁中浸出物的比例,发酵度用“V”表示。接种麦汁的浸出物含量与测定时啤酒的浸出物含量之差为已发酵浸物含量。

外观发酵度(Vs)

  在主发酵期间,借助糖度计测定浸出物浓度。利用糖度计测量和换算出的发酵度称之为外观发酵度,它与啤酒的真正发酵度有一定的偏差。由于偏差值与发酵度成正比,而且外观浸出物浓度容易测定,所以啤酒厂的发酵车间多用外观发酵度控制生产。

浅色啤酒的外观发酵度一般为68~75%;

深色啤酒与强啤酒的外观发酵度一般为64~73%。

真正发酵度(Vω)

  先把被测发酵液(或酒)中的酒精全部蒸出,而后用水补足至原来的体积,再测定其浓度,这个浓度称为真正浓度,以真正浓度算出的发酵度称为真正发酵度。真正发酵度是指在发酵过程中已消耗掉的浸出物的百分数。由于被测发酵液中同时存在着酒精和CO2,因而降低了它的相对密度,致使测得的外观糖度低于浸出物的实际含量。因此,真正发酵度始终低于外观发酵度。外观发酵度一般比真正发酵度高约20%。利用下面的计算公式,可以比较方便地换算出真正发酵度。Vω≈0.819VS

注:系数0.819是由巴林于1870年推算出的一个经验值。

最终发酵度(EV)

为使发酵度有一个衡量标准,必须首先知道浸出物中究竟有多大比例的可发酵浸出物,即:要测定最终发酵度。

从麦汁接种到灌装之前,浸出物含量的下降并不是均匀的,其中主酵阶段浸出物的下降辐度远远高于后酵。

4、啤酒酵母培养

啤酒酵母扩大培养的顺序

斜面试管(原菌种)→富氏瓶或试管培养 → 巴氏瓶或三角瓶培养  →  卡氏罐培养→ 汉生罐培养 → 酵母扩大培养罐 → 酵母繁殖罐 → 发酵罐。

以上从斜面试管到卡氏罐培养为实验室扩大培养阶段;汉生罐以后为生产现场扩大培养阶段。

实验室扩大培养的技术要求

1)   一切培养用具必须彻底刷洗干净,塞好棉塞,干热灭菌,灭菌温度170℃左右;

2)   培养用的培养基,应使用现场加酒花的麦汁,加热煮沸并加蛋白澄清,利用蒸汽间歇灭菌后,在25℃保温箱中贮存2~3天,证明无污染后,方可使用;

3)   每次扩大稀释倍数约10倍以下;

4)   每次移植接种后,要镜检酵母细胞的发育情况;

5)   随着每阶段的扩大培养,培养温度逐步降低,以适应现场发酵情况;

6)   每个扩大培养阶段,均应做平行培养:试管4~5只,巴氏瓶2~3个,卡氏罐2个,选择优者进行扩大培养。

酵母扩培装置的基本要求如下:

1)   达到足够量的通风和氧气饱和,至于采用连续或者间断方法,取决于相应的通风循环;

2)   在扩培罐中进行均匀的混合和分布,保证酵母细胞、麦汁和气泡之间的剧烈接触;

3)   在扩培阶段以及在扩培结束冷却到接种温度时适当进行温度控制;

4)   在良好的微生物条件下扩培;

5)   合适的测量和调节技术,保证可再现的流程。 

酵母扩大培养的几项原则

•菌种条件•培养温度•培养时间•通风供氧•营养物质•扩培倍数•麦汁无菌

5、下面发酵的工艺特点

采用下面酵母,主发酵温度比较低,发酵进程比较缓慢,发酵的代谢副产物相对较少。主发酵完毕后,大部分酵母沉降于发酵容器底部。

下面发酵啤酒的后发酵和贮酒期比较长,酒液澄清良好,CO2饱和稳定,酒的泡沫细腻,口味柔和,保质期较长。

6、主发酵的特点

主发酵又称前发酵,简称前酵。前酵期为酵母繁殖阶段。酵母利用麦汁中的糖类、α-氨基氮以及麦汁中的溶解氧,通过呼吸作用获得生物能量,酵母细胞大量繁殖。

在此阶段发酵液降糖速度较慢,α-氨基氮迅速被同化,酵母细胞密度逐步上升。随着酵母细胞呼吸作用的进行,麦汁中的溶解氧很快被消耗殆尽,发酵液进入发酵阶段。

7、传统的12%麦汁低温下面发酵过程 

1)   将麦汁冷却至接种温度6℃左右,待部分麦汁流入酵母繁殖池后,加入所需酵母,其量为麦汁体积量的0.5%左右。也可用定量泵将酵母添加到管道里的冷麦汁中。采用这种酵母添加方式,酵母与麦汁充分混合,麦汁起发较快。

2)   无菌空气通过特制的充氧设备,使氧气分散细密,在管道中与麦汁充分混合,使氧气在麦汁中分散均匀。麦汁通风与麦汁冷却同时进行。接种后的麦汁,溶解氧含量应控制在8mg/L左右。

3)   添加酵母后,繁殖池内加入麦汁至满池。麦汁液面应距繁殖池上口30cm处,以防溢出。

4)   酵母繁殖20h左右,麦汁表面会形成一层白色泡沫。这时要进行倒池操作,将发酵液从繁殖池泵入发酵池中。通过倒池,可分离出沉淀在繁殖池底部的死亡酵母细胞、蛋白质凝固物和酒花树脂等杂质。

5)   倒池后,麦汁中的溶解氧已全部被酵母消耗尽。酵母开始进行厌氧发酵。此后应定时检查发酵液温度和降糖情况。

6)   发酵2~3天左右,发酵液温度升至规定的最高发酵温度,发酵进入旺盛期。这期间降糖速度快,外观糖度每天下降约1.5~2.0%,温度逐渐上升,要适时开启冰水(-6℃左右),按工艺要求控制温度2~3天。

7)   此后,冷却量逐步加大,发酵温度逐步回降。随着发酵的进行,降糖速度逐渐缓慢。一般12%啤酒的下酒糖度控制在4.0~4.2%,下酒温度控制在4.0~4.5℃。

8)   主发酵最后一天应急剧降温,使大部分酵母沉降池底,而后送入后酵罐,进行后发酵。发酵液中仅保留3~4×106个/ml酵母细胞,以进行后发酵和还原双乙酰。 

9)   回收沉淀的中层酵母,进行过筛洗涤,于低温(2℃左右)下保存,留作下批接种用。保存时间不宜超过2天,以防酵母细胞内肝糖逐渐消耗,导致酵母繁殖力下降,死细胞数增加。

8、一罐法工艺的优点

1)   清洗消耗少,因只有一个容器需要清洗;

2)   转入空罐时CO2损失少;

3)   酒损少,无管道中残酒的损失;

4)   所需工作时间少,无需倒罐;

5)   节约能源,无需倒泵;

6)   没有氧侵入的危险。

7)   缺点;罐的容积利用率低

9、酵母回收的操作程序

1)   将酵母贮存罐清洗干净,接入稀释酵母用的冷却麦汁(约酵母泥量的10~20%); 

2)   对酵母回收管道进行清洗杀菌;

3)   通过视镜观察,管道中前2~5分钟的酵母排入下水道,后打开进入阀使酵母进入酵母罐;

10、酵母回收的技术要点

1)   酵母对CO2的积累很敏感,所以应及时回收酵母;

2)   通常新鲜酵母可使用6代,做精酿啤酒建议使用不超过4代,然后废弃;

3)   酵母应尽可能迅速地重新添加使用;

4)   洗涤和过筛会降低酵母活性,也带来了微生物感染的危险。应尽可能放弃酵母洗涤和过筛;

5)   若酵母仅保存2~3h可不用冷却。在停产期间,酵母也应在一定浓度的啤酒或麦汁中低温(0℃)保存。

11、优良接种酵母应满足下列要求

1)   无任何啤酒有害菌;

2)   死酵母细胞数不得超过5%;

3)   起发速度快;

4)   发酵完全;

5)   发酵性能良好,可使用8~10代;

6)   酵母液应为浓泥状;

7)   外观干净,不应有凝固物;

8)   必须能确保啤酒种类的香味和口味。

12、导致酵母菌种变异的原因

1)   发酵温度太高;

2)   麦汁中的营养物质不足;

3)   酵母贮藏方法不当;

4)   接种麦汁被快速增长的杂菌污染;

5)   工艺方面的原因;温度、压力波动过大,麦汁浓度变化过大。

13、发酵过程中的控制点

1)   双乙酰含量的检测:≤0.1mg/L(≤0.06mg/L)

2)   还原双乙酰的时间和温度;5~7天,12~14℃

3)   后贮时间和温度:0℃

4)   待滤酒液的酵母细胞数测定;3~5×106个/ML

5)   CO2含量:≥5.0~5.5g/L;

6)   发酵度:64~72%;

7)   泡持性:220秒;

8)   感官品评。

山东和晟啤酒设备有限公司是专业致力于精酿啤酒系统设备制造的服务商。从事精酿啤酒系统设备的设计、制造、安装、调试及技术服务于一体的综合性企业。主导产品包括:中小型精酿啤酒系统设备;酒店型精酿啤酒系统设备;教学用啤酒试验系统设备;啤酒小试、中试系统设备;并能提供大中型啤酒设备、果酒等酿酒设备及各种不锈钢容器。
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  • 发布时间:
    2020-03-25
    解答
    在了解过程中很多没有做过精酿啤酒的客户会有一个疑虑,酿造的精酿啤酒出来怎么是浑浊的,而工业啤酒就没有浑浊,很清亮。是什么原因造成的精酿啤酒设备做出来的精酿啤酒是浑浊的呢?下面就让啤酒设备厂家和晟啤酒设备带大家一起了解一下精酿啤酒设备制作出来的精酿啤酒为什么是浑浊的!啤酒酿造出来的啤酒出现浑浊的主要因素有啤酒在制作过程中,蛋白质在麦芽中的分解,使用过酿造过精酿啤酒设备的酿酒工程师都明白这个道理,在糖化的过程中有蛋白质的分解
  • 发布时间:
    2020-02-14
    解答
    问题:什么情况下选全自动的小型啤酒设备?回答:许多计划上小型啤酒设备的投资者会问:“是不是需要上全自动的啤酒设备”?首先要清楚,所谓全自动的设备,是指从麦芽粉碎到发酵结束出成品酒的过程全部自动化。小型啤酒设备是否选择全自动的主要依据以下几个条件来确定:
  • 发布时间:
    2020-01-09
    解答
    一、精酿啤酒酒精度:一度糖,经酵母分解后,可转化成,51%的酒精,49%的co2。酿酒师在糖化时,记住煮沸完了的原麦汁浓度(比如是10度)开罐卖酒时,再用糖度计测一下残糖浓度(比如是3度)这样既知道了你做的酒的发酵率是70%(是不错的),再用10-3=7x51%(严格精确说应该是51.2%)=酒精为3.584。二、精酿啤酒A酸值:测量酒花的潜在苦味,以A酸值表示。低:2~6%,中:6~10%,高:10~14%,更高大于14。三、精酿啤酒发酵度:测量麦芽汁中被酵母发酵为二氧化碳等气体和酒精的糖量。四、精酿啤酒色度EBC:欧洲啤酒酿造协会方法,用于测量麦芽,麦芽汁,和啤酒的色度。

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