啤酒发酵工艺教学内容.ppt

啤酒发酵工艺 一 发酵方法及工艺控制啤酒现代发酵工艺是指在最大限度地保证啤酒质量的前提下 利用现代化手段从原料质量 酵母菌种选择 卫生条件 采用工艺和设备水平方面入手 所采取的缩短发酵时间 降低劳动力 提高劳动效率 节能降耗等的各种措施 现代啤酒发酵工艺的改进主要基于两个原因 其一 对啤酒发酵和后熟的新的认识 双乙酰生成量较低 并能快速还原 其二 缩短啤酒生产周期 降低了生产成本 并使大罐啤酒质量均一 由于受企业自身条件因素或生产供给对象的影响 生产企业所采用的工艺不尽相同 但归纳起来大致可分两方面 一从设备方面分 可分一罐发酵法 两罐发酵法和现代与传统发酵结合法 二从温度方面分 可分为低温发酵和高温发酵 一 一罐法 普遍采用 整个发酵过程在一个锥形罐中进行 即称为 一罐法 企业因为季节或产品质量的因素 在一罐的基础上又采用了两种工艺 低温发酵和高温发酵 1 低温发酵工艺低温发酵工艺在我国使用较为普遍 它比较适宜于使用传统工艺的酵母进行锥形罐发酵 发酵工艺参数1 发酵周期 根据产品质量 类型等定 一般为32d左右 通常夏季较短 冬季较长 优质啤酒发酵周期长 2 酵母接种量 发酵开始时为 10 20 10个 ml 6 3 发酵温度 啤酒发酵采用变温发酵 发酵温度指主发酵阶段的最高温度 发酵温度变化可分四个阶段 即起始温度 主发酵温度 双乙酰还原温度 贮酒温度 起始发酵温度 一般6 10 啤酒主发酵可分为三种类型 低温发酵 主酵温度8 左右 中温发酵 主酵温度10 12 高温发酵 主酵温度15 18 国内一般采用9 12 双乙酰还原温度 一般等于或高于主发酵温度 贮酒温度 一般为 1 5 1 4 罐压采用带压发酵可抑制酵母繁殖 减少由于升温所造成的代谢副产物过多的现象 防止产生过量的高级醇 酯类 同时有利于双乙酰的还原 并可保证酒中二氧化碳含量 5 满罐时间24h内 防止时间过长 酵母增值量大 产生代谢副产物a 乙酰乳酸多 双乙酰峰值高 6 发酵度根据所生产的啤酒类型而定 有高发酵度 中发酵度 低发酵度之分 一罐法发酵工艺 掌握 接种1d 1d 主发酵3d 封罐升压升温 双乙酰还原2d 1d 回收酵母1d 1d 开始后酵 操作步骤及管理 一罐式 麦汁进罐 因锥形发酵罐较大 麦汁分次进罐 满罐时间最好在20h以内 最长不应超过24h 麦汁进罐温度应逐步提高 在麦汁进罐过程中 应在管道上充氧 也有最后一次不充氧 以免泡沫溢出 添加酵母 酵母泥可在第二次麦汁进入后一次压入 加酵母后使麦汁中的悬浮酵母数大约在12 15 106个 ml 分离冷凝固物 麦汁满罐24h后 从锥底排放出冷凝固物 也可过12 24h后再排出一次 排放冷凝固物应缓慢进行 以免麦汁过多排出 加大损失 发酵期间的管理 主要是发酵温度 降糖速度 发酵时间 压力的管理和控制 原则上按照发酵温度曲线控制发酵液温度和压力 一般满罐一天后 即升至最高发酵温度 常压发酵3 4天 主酵基本结束后 封罐升压升温 0 1 0 12Mpa 进行双乙酰还原 约2 4天 待双乙酰降低至一定要求 一般为0 7 0 8mg L 降低发酵液温度至5 7 C 一般保持一天 也可直接降温至贮酒温度 1 1 5 直至发酵结束 回收酵母 一般当双乙酰还原结束降温至5 7 保持一天后回收酵母 从锥底排放 杂质较多 死亡率较高的酵母泥应弃去 只回收死亡率在5 以下的酵母泥入酵母罐 目前有的啤酒厂在主酵结束 双乙酰还原开始时回收酵母 这要视酵母的凝聚沉淀情况而定 CO2回收和饱和 发酵24h 检查排出CO2纯度达到一定要求后 CO2气体进入回收系统 升压进行双乙酰还原时 CO2溶解在酒液中 随着温度降低 CO2溶解逐步饱和 一般在 1 0 06 0 07Mpa时CO2含量可达要求 发酵罐的清洗和杀菌 发酵液过滤完毕后 必须马上清洗 一般锥形发酵罐都有CIP自动清洗装置 按清洗要求 先用清水冲洗 碱性 酸性 洗涤液循环清洗 再用清水冲洗 最后用杀菌剂清洗或无菌水冲洗后 背压备用 2 高温发酵工艺国内已有一批啤酒厂利用引进啤酒酵母实施高温 14 17 发酵酿制啤酒 发酵周期长的为18 21天 短的仅需12 15天 设备利用率显著提高 生产成本大大降低 工艺方法如下 热麦汁经薄板冷却器冷至9 5 10 后 经过的发酵温度为 麦汁在发酵罐内10 11 保持36h 进行酵母增殖 温度升至12 进入主发酵 经过大约2天的发酵后 外观浓度降至6 P时 使罐压升至0 08 0 1MPa 逐步自然升温至16 继续发酵并还原双乙酰 约在满罐后的第5天 外观糖度降至最低点 2 2 2 5 P 满罐后大约第7 9天 双乙酰的含量可降至0 1mg L以下 缓慢降温 直至0 进行后熟及饱和CO2 时间为4 5天 在降温至0 的第2天 排放酵母并进行回收 滤酒前一天再排一次酵母和冷凝固物 一罐法工艺的优点 操作简单 温度 压力和液位可以很方便地进行自动控制 回收酵母也比较方便 而且一罐法生产啤酒可以省去两罐法的倒罐操作 减少了接触空气的机会 清洗消耗少 酒损低 缺点 由于酒液对流较强烈 许多本应分离的杂质不能排出而溶于酒中 所以 一罐法酿制的啤酒口味较两罐法的粗糙 酒花苦味稍显生硬 后苦味也更明显 因为要预留发酵空间 所以发酵罐的利用率不高 二 两罐法主发酵和后发酵分别在主酵罐和后贮罐中进行 因此称之为 两罐法 麦汁冷却至5 8 进入锥形发酵罐 充氧并加入酵母 酵母的添加量为0 6 0 8 外观发酵度达到50 55 时进行封罐 压力控制在0 07 0 1MPa 当外观发酵度达到60 糖度3 8 4 0 P 时 关闭冷却 使酒温自然升至12 进行双乙酰还原 3 4天后 发酵度达到大约65 时 双乙酰含量可降至0 1mg L以下 这时开启冰水进行冷却 以0 3 h的速度降温至5 在此温度下保持12 24h 排放酵母 然后进行倒罐操作 倒灌即将主发酵液倒入已背压0 06 0 08MPa的锥形贮酒罐中 倒罐结束后 啤酒在后贮罐中以0 1 h的速度降温至0 1 在此温度下后贮7 10天 使酒完全成熟 滤酒前一天 调整压力为0 05 0 06MPa 过滤前先排除罐内酵母及沉淀物 两罐法的优点 后发酵罐内酵母数已不多 经后贮后 酵母沉淀较完全 酒液较澄清 过滤性能良好 即使没有离心机也能顺利过滤 缺点 操作复杂 倒罐时易摄入氧气 操作时要十分精心 否则 会影响啤酒质量 二 发酵设备目前广泛采用室外大型锥底发酵罐的发酵技术 我国于1978年开始采用这一新技术 现如今全国各地啤酒企业基本上已淘汰了传统的发酵池发酵法 1 CO2出2 CIP洗涤器3 冷却夹套4 真空装置5 人孔6 发酵液面7 冷却剂进口8 冷却剂出口9 温控器10 温度计11 取样管12 麦汁管路13 嫩啤酒管路14 酵母排出管路15 洗涤剂管路 锥形罐示意图 采用这种发酵设备 节约了投资和生产费用 尤其是大罐一般采用微机控制后 降低了劳动强度 显著地提高了劳动生产率 且采用一罐发酵工艺 简化了生产工序 前 后酵不再严格划分 缩短了生产时间 降低了生产成本和啤酒损失 节约了劳动力和清洗费用 目前 国际啤酒工业总的发展趋向是大规模生产 其中心点是在保证啤酒质量的前提下 改进生产工艺 缩短生产周期 尽可能的少投资 较高的可持续性和自动化程度 较好的检查和控制性 增加啤酒产量 一 锥形发酵罐的特点1 具有锥底 角度在60 90 之间 主发酵后回收酵母方便 为保证啤酒良好的过滤性 酵母多采用凝聚性能良好的菌株 2 罐体设有冷却夹套 冷却能力能满足工艺降温要求 罐的柱体部分设2 3段冷却夹套 锥体部分设一段冷却夹套 这种结构有利于酵母沉降和保存 3 锥形罐是密闭罐 罐利用率一般为80 可以回收CO2 也可进行CO2洗涤 既可作发酵罐用 又可作贮酒罐用 4 发酵罐中酒液的自然对流比较强烈 罐体愈高 对流作用愈强 对流强度与罐体形状 容量大小和冷却系统的控制有关 5 锥形罐具有相当的高度 凝聚力较强的酵母较易沉淀 而凝聚性差的酵母就需要借助其它手段进行酵母分离 6 锥底罐不仅适用于下面发酵 同样也适用于上面发酵 在山东很多啤酒厂已经使用锥形发酵罐生产上面发酵的小麦啤酒 二 锥形发酵罐的结构与尺寸锥形罐的尺寸过去并没有严格的规定 高度可达40m 直径可超过10m 对于锥形罐的径高比一般为1 3 1 5为宜 三 锥形罐的制作材料现在的发酵罐多用不锈钢制作 四 锥形罐相关附件1 温度计在主酵过程中 需要进行准确的温度控制和精确的温度测量 由于在这期间罐内会出现强烈的对流 形成温差 因此需要在罐的上部1 3处和罐的下部1 3处分别安装温度计 现在啤酒厂的温度控制多采用计算机 2 液位高度显示器罐内液位的检查很重要 通过压差变送器 可以将压力信号转换为液位高度 通过计算机 可以很方便地换算出罐内酒液的体积 3 压力表或压力传感器在发酵和贮酒过程中 必须监控锥形罐的压力 压力显示使用传统的压力表 或使用压力传感器与计算机连接 采集数据 随时检查正 负压保护阀是否正常 4 最低液位探头和最高液位探头每个锥形罐都安装有最低液位和最高液位探头 以保证在进液时不超过最高液位 在出罐时能终止液体的流出 探头的作用十分重要 在此要特别阐明 若达到最高允许液位时 进液仍未停止 则在发酵时 泡沫上升的自由空间就会不够 泡沫会通过罐顶阀门并从上升管中流出 由此使整个设备都被泡沫 污染 造成很大的危害 此外 锥形罐的酒液全部排空会使罐中吸入大量空气 损失同样不小 进液时 还得备压 5 取样装置锥形罐上设有取样口 从管道中取样的可行办法有 随机取样可在任意时刻取样 多次样品混合 通过分析得出产品质量的平均结果 多次取样在给定的时间内取样 可反映一定时间内样品的情况 有代表性的平均取样 6 检查孔有时必须检查锥形罐是否有下列情况发生 出现裂缝或腐蚀 罐上或管道中的死角 因此 发酵罐一般上下各开一个可关闭的人孔 其直径至少为50cm 下部人孔在锥体最下端出口处 旋松螺母即可卸下 除此之外 锥形罐最顶部还有CIP清洗装置 正压保护阀 真空阀或负压保护阀等附件 7 管道连接与阀门大多数的啤酒厂使用多路管道连接板 见图 在多路管道连接板上 由于采用活动的拱形连接管 故仅用很少的手柄就可以连通所期望的管道 通过手动碟阀或远控碟阀就可以打开或关闭连接系统 8 锥形罐的降温控制酵母在发酵过程中会产生热量 为使发酵和后熟在设定的工艺温度下进行 则必须进行冷却 一般采用间接冷却方式 冷媒是乙醇或乙二醇与水的混合液 它在氨制冷机的蒸发器箱中进行冷却 温度一般控制在 5 左右 它主要用于麦汁冷却和发酵罐的降温 三 影响发酵的因素影响发酵和啤酒质量的因素主要有以下几方面 一 酵母菌种的选择要根据需求正确地选择酵母 理想的菌株至少应具备以下特点 1 满意的收获量 可供继续接种使用 2 正常的发酵速度和极限发酵度 在一定的发酵时间内 可以达到一定的发酵度 3 代谢副产物合理 具有理想的啤酒风味和泡沫性能 4 适宜的凝集性能 酒液澄清良好 5 啤酒的损失率低 6 较高的抗变异稳定性 7 产生 乙酰乳酸的峰值低 双乙酰还原快 二 接种酵母的状态酵母接种时的状态与前期使用情况有关 酵母使用连续几代后 因缺乏与氧的接触而产生不良的累积效应 使发酵度逐步下降 而且连续使用的代数愈多 下降幅度愈大 例如 酵母连续3代在只含0 5mg L溶解氧的条件下发酵 其外观发酵度分别为67 65 5 44 高级醇类 酯类 连二酮等物质的含量也会出现不正常 三 酵母接种量酵母接种量对发酵速度有极大影响 4倍于正常的酵母用量 发酵时间几乎可以缩短1 2 见表所示 但过高的酵母用量 使酵母新细胞的繁殖减少 最终的酵母收获量将与接种量不成原比例 导致后发酵不彻底 而且接种量愈高 收获量的比例愈小 既容易使酵母衰退 在生产上也没有实用价值 四 麦汁组成麦汁组成对发酵速度 发酵度 酵母回收量和酒的品质都有影响 起主要作用的是 1 碳水化合物麦汁组成由原料和糖化方法所决定 低温糖化 产生较多。