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第五节啤酒发酵啤酒发酵是一极为复杂的生化变化过程。啤酒中的成分有近600种（据目前检测），其中绝大部分是在发酵过程中产生的。主要产物：酒精和二氧化碳副产物：醇类、醛类、酸类、酯类、酮类和硫化物等——他们将影响啤酒的风味、泡沫、色泽、稳定性，使啤酒具有其独特的典型性。生产不同类型啤酒的关键性因素是：酵母菌株及相应的发酵工艺。啤酒发酵过程啤酒的发酵过程包括主发酵（又称前发酵）和后发酵，在主发酵前还要经过酵母的增殖过程。主发酵阶段将完成可发酵性糖类的分解，以及酵母的一些主要代谢产物的产生；后发酵阶段是分解残留与发酵液中的糖分，形成CO2并溶解于酒液中的缓慢过程。这个缓慢过程，对促进酒液成熟、成熟和风味是至关重要的。我国啤酒厂均采用下面发酵法，上述这种传统的主后酵工艺方法还占有主要地位，但近几年来，大部分工厂采用了室外大罐发酵的新技术。本节主要叙述采用下面酵母的传统发酵法。一、啤酒酵母1、啤酒酵母的命名啤酒酵母是根据国际命名法则命名的。由属名和种名组成。属名在前，种名在后组成学名。学名后面附命名者的姓名。如啤酒酵母Saceharomyces(属名)cerevisiae(种名)Hansen（命名者姓名）。我国对微生物的命名，习惯上以种名在前，属名在后，命名者经常不译，所以一般就称啤酒酵母。汉森在1843年从苏格兰爱丁堡啤酒厂上面发酵啤酒中分离出爱丁堡酵母，当时命名为S.cerevisiaeHansen.上面啤酒酵母。而后又在丹麦卡尔斯伯啤酒厂下面发酵啤酒中分离出卡尔斯培尔喜啤酒酵母，即命名为S.CarlsbergensisHansen.下面啤酒酵母。我国译为卡尔酵母。上面啤酒酵母——发酵终了时，酵母很少下沉到发酵容器底部。细胞多呈圆形，胞内只含有转化酶，只能1/3发酵棉子糖。2、啤酒酵母的种类下面啤酒酵母——发酵终了时，酵母很快凝结成块并沉积到发酵容器底部。细胞多呈卵圆形，胞内含有转化酶和蜜二糖酶，能完全发酵棉子糖。3、啤酒酵母的扩大培养斜面试管（原菌种）－→富士瓶或试管培养－→巴氏瓶或三角瓶培养－→卡试管培养－→汉生罐培养－→酵母培养罐－→酵母增殖槽－→发酵池从斜面试管到卡氏罐培养为实验室扩培阶段；汉生罐以后为现场扩培阶段。二、主发酵低泡期——接种后20h左右即进入主酵期，再经4~5h后发酵液表面出现洁白而致密的泡沫，逐渐形成菜花状。1.工艺过程及管理接种量：0.4%~0.6%泥状酵母为了便于管理,根据发酵现象,将主发酵过程分为低泡期、高泡期、和落泡期三个阶段。特点：品温每天上升0.5~0.8℃，日降糖为0.3~0.5Bx。不需要人工降温。落泡期——高泡期过后，发酵力逐渐减弱，泡沫层逐渐低落，泡沫变为棕褐色。高泡期——泡沫层呈卷曲状隆起，高达20~30cm。特点：降糖最快，每天降糖1~1.5Bx，品温最高达9℃，此时应注意降温。特点：品温每天下降0.4~0.9℃，日耗糖为0.5~0.8Bx。落泡期约为2d。(1)糖的发酵②杂醇油的生成杂醇油——高级醇的总称。其中，异戊醇、α-苯乙醇、乙酸乙酯、乙酸异戊酯以及乙酸苯乙酯构成了啤酒的主要香味成分。但啤酒中杂醇油含量过高，饮用后有头痛感。2主发酵过程中的物质变化①酒精与CO2的生成麦汁中80%的可发酵性糖经酵母作用生成酒精、二氧化碳和其他付产物（醇、醛、酸、酯）。③羰基化合物的生成包括醛类和酮类，主要为乙醛和双乙酰，乙醛含量超过界限值时，啤酒呈粗糙的苦味，且有辛辣的腐烂青草味。乙醛、双乙酰、硫化氢三者构成嫩啤酒固有的生青味。双乙酰其含量多少是啤酒口味成熟的重要标志。当啤酒中的双乙酰含量超过限量值时，会有馊饭味。影响高级醇生成量的因素有：辅料或酒花用量过多麦汁含氮量过高酵母添加量少发酵温度高或pH高麦汁中氨基酸含量过高或过低降低发酵液中双乙酰含量的措施：④有机酸的形成A.适当提高发酵温度，使-乙酰乳酸在前酵期尽快生成双乙酰，以便酵母有足够的时间还原双乙酰。B.增加酵母接种量；C.保证麦汁中-氨基氮含量在180ml/L以上。主要有乙酸、乳酸、琥珀酸、柠檬酸等。对啤酒的香气和口味有一定的影响。⑤酯类的形成(2)含氮物质的变化(3)含硫化合物的形成酯类多为芳香成分，啤酒中的酯含量随少，但对啤酒风味影响很大，通常啤酒中的酯含量在25~50ppm。在主发酵过程中，一部分氨基酸及低肽分子用于酵母繁殖，一些凝固性蛋白质和蛋白-多酚物的复合物形成，由于品温、pH的下降而进一步沉淀下来。来源：蛋白质分解产物酒花酿造用水三、后发酵及管理后发酵又称贮酒，其目的是完成残糖的最后发酵，增加啤酒的稳定性，饱充CO2，充分沉淀蛋白质，澄清酒液；清除双乙酰、醛类及H2S等嫩酒味，促进成熟；尽可能使酒液处于还原状态，降低氧含量。1、下酒将主酵嫩酒送至后酵罐称为下酒。下面下酒法操作：从后酵罐的下口进酒，采用CO2背压。特点：避免酒液过于骚动而吸氧过多，减少CO2损失，缩短澄清时间。2、管理下酒后，先开口发酵，以防CO2过多，酒沫涌出，2～3天后封罐。下酒初期室温2.8～3.2℃，若是外销酒，一个月后逐渐降至0～1℃。温度前高后低目的在于先使残糖发酵，随后澄清。注意不能将不同酒龄的酒液共存一室，否则温度要求互相矛盾，无法控制室温。酒龄——后发酵的周期。对12Bx外销酒，其酒龄为60~90d，内销酒为35~45d。操作管理主要为酒龄、温度、罐压及酒质四项指标，具体掌握应啤酒品种、CO2含量、贮酒设备及其能力而异。后酵温度的控制：一般采用先高后低的温度，即前期控制为2~3℃，后期逐渐降至-1~1℃。第六节啤酒过滤与包装一、啤酒过滤1、棉饼过滤法棉饼过滤的优点：滤出的酒液澄清透明，稳定性高。棉饼过滤的缺点：制棉饼费时费工，不易实现现代化；石棉对人体有害。采用棉饼过滤前，需要先制备棉饼，即将滤棉漂洗、灭菌、然后加1~5%的石棉压制成棉饼，过滤的操作过程是：走水→加压→顶水→滤酒2.硅藻土过滤法硅藻土过滤机有板框式、叶片式和环式三种，传统过滤常用板框式硅藻土过滤机。如下图所示。硅藻土过滤的一般系统1.混酒入口2.加料槽3.搅拌机4.酒回路5.泵6.过滤机7、8.压力表9.12.视镜10.排气阀15.排气阀11.排水管13.压力表14.注射泵16.清酒出口17.预滤回路3.微孔滤膜过滤法微孔滤膜是用生物和化学稳定性很强的合成纤维和塑料制成的多孔膜。啤酒过滤可用1.2nm孔径，生产能力为（20~22）×103L/h，膜寿命为（5~6）×105L。应用：此法多用于精滤生产无菌鲜啤酒，先经离心机或硅藻土过滤机粗滤，再入膜滤除菌。薄膜先用95℃热水杀菌20min。杀菌水则先用0.45nm微孔膜过滤除去微粒和胶体，用无菌水顶出滤机中杀菌水，加压检验，合格后，开始过滤。微孔过滤的优点：可以直接滤出无菌鲜酒；生产生物稳定性较高的啤酒。二、啤酒包装1.包装容器的质量要求啤酒是一种酸性的含有CO2的不稳定胶体溶液，作为啤酒的包装容器，至少应符合以下条件：（1）能承受一定压力，即能承受不低于1.76MP的压力；（2）能方便地密封；（3）能耐受一定的酸性；（4）能防止成品因日光照射而变性。2.桶装啤酒（1）洗桶（2）装桶先用高压水冲洗桶的内、外部，在用蒸汽在桶内灭菌10~15min，或用70~75℃热水灭菌30min，然后将热水放出，沥干，待少冷后送装酒室。桶盖用清水刷洗后，在80℃以上热水中浸泡15min，取出后送装酒室。装酒室的温度在0~5℃。贮酒槽内通CO2保持恒压40~50Pa。有人工装酒和机械法装酒。3.瓶装啤酒（1）瓶子处理回收瓶子先挑出不合格的瓶子，然后放入60℃、3~4Be’的碱液中浸泡，然后捞出，沥去碱液，再放入盛有40~50℃清水中洗去碱液。刷洗瓶子内外，倒置空瓶，要求瓶内残水不多于3滴，滴水用酚酞指示剂检验不得呈红色。新瓶只需用高压水冲洗干净即可。（2）灌装为了避免酒液在灌装过程中受到损害，灌装时应注意以下几点：①包装容器、罐装设备、管道和环境必须洁净；②用于加压的压缩空气或CO2必须经过净化；③罐装过程要防氧；④进装酒机的酒温以0~1℃为好；⑤为保持啤酒的生物稳定性，瓶装或罐装的啤酒必须经过灭菌。（3）压盖（4）杀菌（5）验酒（6）贴标签瓶装的熟啤酒应经巴式杀菌常用隧道式杀菌机（或称喷淋式），隧道式又分为单层轨道和双层轨道两种，单层轨道瓶子进口和出口分设在隧道的两端；双层轨道瓶子进口和出口都在隧道的同一端，瓶子先经上层加热和灭菌，在下层降温。在灯光下将不透明液、漏酒、漏气、有杂物，以及装量不足的瓶子调出来。三、啤酒的质量指标（1）感官指标清亮透明、没有明显的悬浮物和沉淀物。泡沫洁白持久，有酒花香气，口味纯正、无异味。（2）理化指标酒精含量大于3.5%，pH为4.1~4.6，总酸为2.7ml，CO2不小于0.35%。（3）卫生指标黄曲霉毒素B1含量小于5g/kg，细菌总数小于50个/ml，大肠菌群数小于3个/100ml。四、啤酒的质量问题主要有以下3个问题。1、非生物稳定性﹕指不是由于微生物污染而产生浑浊沉淀现象的可能性。啤酒是一种稳定性不强的胶体溶液﹐在保存过程中易产生浑浊沉淀现象﹐最常见的啤酒非生物浑浊是所谓蛋白质浑浊。2、风味异常﹕由于原料﹑生产工艺﹑酵母﹑生产过程中的微生物管理等问题﹐可引起啤酒的风味异常。主要表现为﹕口味粗涩﹐苦味不正﹐有氧化味﹑双乙酰味﹑酵母味等。3、喷涌现象﹕啤酒在启盖後发生不正常的窜沫现象。严重时会窜出流失多半瓶啤酒﹐其主要原因为原料大麦在收获时受潮感染上霉菌等。四、啤酒的典型特征（一）色泽啤酒的色泽分淡色、浓色和黑色三种，每种色泽又有程度深浅之分。良好的啤酒色泽，不论深浅，均应光洁醒目。至于光洁醒目，除去色泽本身的因素外，还需要啤酒透明度的配合，如果啤酒发生混浊现象，其色泽的特点也就呈现不出来。（二）口味优良的啤酒应口味纯正、柔和，并具有特有的耐人寻味的芳香，使人饮后有清爽舒适的感觉。啤酒中的口味物质主要有：1、含氮化合物（特别是肽和蛋白质）2、高级醇是啤酒的口味物质之一，它能促进啤酒具有丰满的口味，并具有酒的协调性。高级醇含量过高是啤酒主要异杂味的来源之一。3．醛类中的乙醛和糠醛对啤酒口味影响较大，醛类是啤酒中不受欢迎的呈味物质，欧洲啤酒中醛含量稍高，醛类中乙醛占优势。4．酸类物质是啤酒的主要呈味物质。无酸不成酒，啤酒中适量的酸使啤酒口感活泼、爽口。5、连二酮类是啤酒是否成熟的标志。双乙酰和戊二酮统称连二酮类。啤酒中双乙酰和戊二酮的气味是十分接近的，当含量高于0.5mg/L时，有明显不愉快的刺激味，似馊米饭味。我国规定双乙酰的风味界限值在0.20mg/L以下。现在，优质成品啤酒的双乙酰含量大都控制在0.10mg/L以下，有些企业控制在0.05mg/L以下。（三）二氧化碳啤酒中含有饱和溶解的CO2，这些CO2是发酵过程产生的，部分是通过人工填充的，有利于啤酒的起泡性，饮用后能赋予人一种舒适的刺激感，即所谓的杀口。啤酒如果缺乏CO2，那就不能称之为啤酒，而是一杯苦水。现在，一般成品啤酒的CO2质量分数为0.4%～0.65%（m/m）。（四）啤酒的泡沫啤酒区别与其他饮料的最大的特征是倒入杯中具有长久不消的、洁白细腻的泡沫，啤酒泡沫被誉为啤酒之花。啤酒泡沫是一项重要的啤酒质量指标，是消费者在接纳某品牌啤酒时首先考虑的因素之一，因此在国内，生产者一直坚持泡沫是啤酒质量的一个关键工艺点的原则。按照欧洲酿酒协会的规定，泡沫可分为起泡性、泡沫稳定性、泡沫质量三部分。1、起泡性即将啤酒倒入洁净的杯中时，形成泡沫的能力和高度。起泡正常的啤酒，泡沫应是酒的1～2倍。通常在60～70㎜以上。2、泡持性即稳定性。是指啤酒注入杯中，自泡沫形成到泡沫崩溃所能持续的时间。良好的泡沫，往往在饮用完后仍未消失。优质啤酒的泡持性大多控制在300s以上，国家规定在200s以上。3、附着力通称啤酒挂杯情况。指泡沫附着于杯壁的能力。优良的啤酒，饮用完毕后，空酒杯的内壁应均匀布满残留的泡沫。残留愈多，说明啤酒泡沫的附着力愈好。4、泡沫外观指泡沫的色泽和细洁程度。特别