发酵工程第12讲

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7 分装:注意无菌,防止CO2泄漏 鲜酒:直接装桶,保质期7天,熟啤:巴氏灭菌后装瓶。 8 成品分析:感官指标,理化指标。 糖类、氨基酸、无机盐、风味成分、酒花苦味值、酯类、 酮类、其它(硫化氢,二甲硫,二乙硫)。
外观:透明、清亮,泡沫洁白细腻,口感:纯正、具酒花 香。 理化:pH4.1—4.6,酸度/mg.L-1 2.2,二氧化碳含量/% 0.3—0.6,双乙酰< 0.13mg/L
三大成分及功能: (1)酒花精油,主要成分:单萜烯、 倍半萜烯等200种以上成分,易挥发,是啤酒香气来 源。 (2)苦味物质,提供啤酒愉快的苦味物质,主要是α 酸,β -酸及其一系列氧化、聚合产物。 (3)多酚,丹宁化合物,非丹宁化合物,和麦汁中的 高分子蛋白结合絮凝提高起泡及泡沫稳定性
1.4 啤酒的酿造用水:影响酶活性,影响啤酒的风味和稳 定性 CO32- :和H+结合具有降酸作用。 Mg2+ 、 Ca2+:等具有增酸作用。使碱性的磷酸氢二钾转化 成酸性磷酸二氢钾。

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。
两个代谢途径
EMP—TCA循环 产生酵母繁殖所需能量 C6H12O6 + 6O2 + 38ADP + 38Pi → 6CO2 + 6H2O + 38ATP + 热能(有氧呼吸)合 2822kJ EMP—丙酮酸—酒精发酵途径(人们的目的) 由葡萄糖发酵生成乙醇的总反应式为: C6H12O6 + 2ADP + 2H3PO4→ 2CH3CH2OH + 2CO2 + 2ATP + 113kJ
啤酒发酵是一个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。近600种成分 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。

5.2.1糖代谢:
糖代谢:生成二氧化碳和乙醇,成品啤酒的发酵度应尽可 能接近麦汁的发酵度的极限值,剩余的可发酵性的糖多, 对啤酒的稳定性不利。 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。
落泡期:温度开始下降,降糖速度变慢,酵母开始凝聚沉 淀,泡沫亦开始收缩,泡沫由棕黄色变为棕褐色,形成 褐色泡盖,厚度为2~4cm。此时,发酵已进入末期,每 日降糖 0.2 ~ 0.4°P ,当糖度降至 3.8—4.8Bx 时 , 即可 下酒进入后酵,此阶段持续2—3天。 泡盖系由泡沫、蛋白质 - 多酚物质复合物、酒花树脂、 酵母细胞和其他杂质组成,应及时撇去,以防沉入酒内。 主发酵完毕后,大部分酵母沉降于发酵容器底部。
4 麦汁的煮沸与酒花的添加 麦汁的煮沸时间一般为1—2小时,压力为0.2MPa,酒花加 入量,目前我国生产的淡色啤酒为:0.18%—0.20%


主要作用: 使麦芽汁浓缩到规定浓度 溶出酒花的有效成分,增加麦芽汁的香气、苦味、防腐能 力。 α -酸 异α -酸 促进蛋白质凝固析出,增加啤酒的稳定性 破坏全部酶,进行热杀菌。
发酵期间两种主要副产物的浓度变化
10 8
¶ [mg/L] ¨È Å
6 4 2 0
1 2 3 4 5 6 7 8
É ú Ç à Î ¶ Î ï Ö Ê ² ¼ Ï ã À à Î ï Ö Ê
±ä ¼ [Ì ì ] 9 10 11 12 13 14 Ê
酯 酯类是啤酒香味物质的主要成分,其含量虽少,但 对啤酒的风味影响很大 适量的酯,使啤酒香味丰满协调;过量的酯,会赋予 啤酒不舒适的苦味和香味(果味) 酯在主酵期间通过脂肪酸的酯化形成,少量酯也可 通过高级醇的酯化生成。酯主要在酵母旺盛繁殖期 生成,在啤酒后酵只有微量增加,其含量随着麦汁 浓度和乙醇浓度的增加而提高
全麦芽汁可发酵性糖组成
5 啤酒发酵
5.1菌种:啤酒发酵的菌种分两类:上面啤酒酵母 (Saccharomyces cerevisiae) 和下面啤酒酵母(S.carlsbergensis)我国许多大型啤酒 厂都有自己独特的酵母,从分类学上来看,我国目前使用 的啤酒酵母都属于下面啤酒酵母。
5.2
发酵机理
5.2.3 其他代谢产物 5.2.3.1生青味物质
双乙酰、乙醛、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
双乙酰

连二酮
双乙酰
2,3—戊二酮
口味阈值0.1~0.15mg/L,口味阈值大约为2mg/L 两者同属羰基化合物,化学性质相似,对啤酒的影响也 相似。总称为连二酮
从1902年到1949年,年产啤酒1万吨。从1949年到1993年, 我国发展成为世界啤酒第二大国。

我国2001年产量2273.8万吨,2003年我国已成为全球第一
大啤酒生产国。2009年底,我国啤酒产量约4350万吨。稳 居世界第一,2011我国啤酒产量约4898.82万吨,即489.88 亿升。
1.2 辅助原料:大米、玉米、小麦、淀粉、蔗糖。 降低成本,麦芽的价格远远高于不发芽的大麦、大 米、玉米、小麦、淀粉、蔗糖。降低麦汁总N,相对 减少麦汁中高分子含N化合物的比例,提高啤酒非生 物稳定性,降低色泽,提高发酵度。
1.3 酒花:因其果穗供制啤酒而得名,松果型, 长 3-6厘米。我国主要产地:新疆、 内蒙、甘肃、 青海、黑龙江、北京地区,均在 北纬400-500 酒花酒花赋予啤酒的芳香和爽口的微苦味,使麦 汁中的高分子蛋白絮凝,提高起泡性并稳定泡沫, 增加麦汁和啤酒的生物稳定性。



5.4 后发酵:即储酒。 目的如下: 完成残糖的最后发酵,增加啤酒的稳定性,饱充CO2;充 分沉淀,澄清酒液;消除双乙酰、醛类、硫化氢等嫩酒味, 促进成熟;使酒处于还原态,降低氧含量。 6 过滤:用板框硅藻土法、离心分离法粗滤。去除残余酵 母和蛋白等,要求CO2损失小,不易污染,不影响风味, 啤酒不吸收氧等
用离子交换树脂等方法去除,使其达到饮用水标准。
2 麦芽制备(商品化) 麦芽制备的目的是使大麦生成各种酶,以供制备麦芽汁的催 化剂。 大麦 粗选机 杂谷分离机 分级机 浸麦槽 湿大麦(含水43%—48%) 地板或发 芽箱(通风、控温) 绿麦芽 干燥塔 除根 机 成品麦芽(水分﹤5%) 浸麦水中加石灰乳、碳酸钠、氢氧化钠、甲醛等,可加速酚 类、谷皮酸等有害物质的浸出,促进发芽(5d左右)。 3 麦芽汁制备(糖化) 3.1原料的粉碎:麦芽、辅助原料的粉碎 3.2 糖化:约2小时:调浆,糊化,液化,糖化 3.3 麦芽的过滤、洗糟: 3小时以内完成,制得麦芽汁,测 糖度。
第十四章 发酵生产实例
一、啤酒的酿造 凡含有乙醇的饮料均称为酒。 啤酒是酒度最低的酒,营养丰富,有几千年的生产历史, 起源于中东和古埃及,后跨越地中海传入欧洲,19世纪从
欧洲传入亚洲。我国第一家啤酒厂于1900由俄罗斯商人在 哈尔滨创建。1903年起在青岛由德国酿造师建立英德啤酒 厂。1915年在北京由中国人出资建立了双合盛啤酒厂。
啤酒中的主要酯类 乙酸乙酯 乙酸异戊酯 乙酸异丁酯 β —乙酸苯乙酯 己酸乙酯 辛酸乙酯
茅 台 酒 : 乙 酸 乙 酯 147mg/100ml , 己 酸 乙 酯 42.4mg/100ml,乳酸乙酯137mg/100ml
酯类在啤酒中的阈值及含量mg/L
5.2.3.3有机酸
啤酒中含有多种酸,约在100种以上。多数有机酸都 具有酸味,它是啤酒的重要口味成分之一。 酸类不构成啤酒香味,它是呈味物质。酸味和其他成 分协调配合,即组成啤酒的酒体。 有的有机酸还另具特殊风味,如柠檬酸和乙酸有香味, 而苹果酸和琥珀酸则酸中带苦。 啤酒中有适量的酸会赋予啤酒爽口的口感;缺乏酸类, 使啤酒呆滞、不爽口;过量的酸,使啤酒口感粗糙, 不柔和、不协调,意味着污染产酸菌。 多数有机酸来自于酵母的新陈代谢EMP途径

其中:华润集团、青啤集团、燕京集团三巨头几乎占据半壁
江山。
啤酒发酵流程
5
4 1、2 3
6
6
7 8
1、2-糖化过滤、回旋沉淀 3-麦汁冷却 4-充氧 5-酵母 添加 6-发酵罐和清酒罐 7-啤酒过滤 8-灌装
1、原料: 1.1主料:大麦。产量仅次于小麦、玉米、稻谷,易发芽产生大 量的水解酶类、种植遍及全球、非人类主粮。 大麦包括:胚、胚乳及谷皮三部分 主要成分:淀粉约80%,主要为支链淀粉 半纤维素和麦胶约10%,是胚乳细胞壁的组成成分。 麦胶是多糖混合物,能溶于热水。半纤维素不溶于热水,而溶 于稀碱溶液。 蛋白质10%,类似于植物蛋白。 多酚类物质0.2%:包括简单酚类物质和多酚类物质 影响大麦发芽、啤酒风味和稳定性。

pH 变化:pH不断下降,前快后缓,最后稳定在4.0左 右。啤酒中的有机酸以醋酸和乳酸为主。
5.3主发酵
主发酵又称前发酵,是发酵的主要阶段。 麦芽汁冷却(板式冷却器)到6.5—8℃,接入酵母,主发酵 开始。 主发酵分低泡期:接种后15—20小时。首先酵母通过呼吸作 用获得生物能量,细胞大量繁殖。此时,降糖速度较慢, α -氨基氮迅速被同化 高泡期:溶解氧消耗殆尽,进入主酵,降糖速度加快,释 放的热量使酒温上升,为发酵最旺盛期,泡沫特别丰盛, 达到20—30厘米厚,此时要注意降温,此阶段可持续2—3 天。
糖类代谢顺序
麦汁中的可发酵性糖最主要的是麦芽糖50% 麦汁中的糖分并不是同时发酵。酵母最先作用单 糖,然后才能分解多糖。 将可发酵性糖分为三类: ——起发酵糖(单糖或己糖); ——主发酵糖(麦芽糖); ——后发酵糖(麦芽三糖)。
5.2.2 氮类物质的代谢 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。 酵母除了消耗一部分含氮物外,还要分泌若干 氨基酸于啤酒中,对啤酒的理化性能和风味特 点起主导作用。
干啤酒生产用原料与啤酒类似,如麦芽要求色淡,发芽 率高,溶解度高,糖化时间短,糖化力强,发酵度为 70%-82%,比普通啤酒高5%-10%;干啤酒色度比较低, 属纯淡爽型啤酒,酒精含量3%-4%,二氧化碳气含量多 在0.45%-0.55%,所以泡沫比较丰富,杀口力强,饮后 不留有余味。 干啤酒又称为低热值啤酒,或低糖啤酒,属于不甜、干 净、在口中不留余味的啤酒,实际上是高发酵度的啤酒。
α-乙酰乳酸
α-乙酰乳酸脱羧酶
乙偶姻(3-羟基-丁酮)
双乙酰
2,3-丁二醇
醛类
啤酒中的醛类,它们的含量随着发酵过程快速增长,又 随着啤酒的成熟含量逐渐减少。由于啤酒成熟后期,各种 醛类含量大都低于阈值,所以醛类对啤酒口味的影响并不 大。 醛类的生成:啤酒中被检出的醛类物质有20余种,对啤酒 风 味影响较大的是乙醛和糠醛。成熟啤酒:乙醛< 8mg/L
双乙酰的性质
双乙酰是啤酒中最主要的生青味物质,味道有些甜, 如奶酪香味,也称为馊饭味,经常同一般的口味不 纯联系在一起。双乙酰的口味阈值在0.1~0.15mg/L 之间。在啤酒后熟过程中,连二酮的分解与啤酒后 熟过程同时进行。 目前,双乙酰仍被视为啤酒是否成熟的一项重要指标。 成熟啤酒:双乙酰< 0.1mg/L
啤酒中醛类含量范围
mg/L
硫化物

硫化物的形成:主要来源于原料中蛋白质分解产物,如含 硫氨基酸。此外,酒花和水也能带入一部分硫。硫化物对 啤酒的风味有不良影响,如:硫化氢、甲硫醇、乙硫醇以 及二甲硫等。
啤酒中主要硫化物
5.2.3 2. 芳香物质 高级醇
所谓高级醇类,就是3个碳原子以上的醇类的总称,酒 精和白酒工业上俗称杂醇油。 啤酒中的高级醇习惯称为是发酵的副产 物,以异戊醇为主,其次是活性戊醇,正丙醇和异丁醇。 此外尚有色醇、酪醇、苯乙醇和糠醇等。 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。
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