啤酒发酵与风味控制-发酵食品生产及管理

子任务四　啤酒发酵

啤酒发酵是酵母菌利用麦芽汁中的可发酵成分发生一系列的生物化学反应，主要代谢产物是乙醇和二氧化碳，同时也形成一系列发酵副产物，这些副产物赋予了啤酒风味、泡沫、色泽和稳定性等特征。

一、啤酒发酵理论

(一)啤酒发酵机理

麦汁接种啤酒酵母后，啤酒发酵即开始进行。酵母接种初期，在充氧麦汁中慢慢恢复其生理活性，然后以麦汁中的氨基酸为主要氮源和以可发酵性糖为主要碳源，进行有氧呼吸，并从中获取能量而生长繁殖;麦汁中的氧被耗尽后，酵母即在无氧的条件下进行酒精发酵，同时产生一系列代谢副产物。

酵母生命活动所需要的能量，可通过两方面获得:在有氧条件下，酵母进行EMP—TCA循环，通过有氧呼吸，糖被分解为水和二氧化碳，并释放出能量，酵母菌大量繁殖;在无氧条件下，酵母通过EMP—丙酮酸—酒精途径进行代谢活动，进行无氧发酵，糖被酵解，产生乙醇和二氧化碳，并释放出能量。

(二)发酵过程中物质的转化

1.糖类代谢

麦芽汁中糖类物质丰富，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源。麦汁中的糊精、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。

麦汁中的糖分并不是同时发酵，多糖必须被分解，所以酵母最先作用单糖。葡萄糖和果糖首先渗入细胞内，直接进行发酵;多糖需经酵母分泌在细胞表面的酶转化为单糖后，才能进入酵母细胞，进行发酵。

发酵过程中糖的转化速度，受麦汁特性、发酵温度、酵母性能等因素的影响。

2.氮类物质的代谢

酵母的生长和繁殖需要吸收和利用麦汁中氨基酸、肽类、蛋白质等可同化的氮类物质。发酵起始阶段，在有氧的情况下，酵母吸收麦汁中低分子含氮物质，如氨基酸、二肽、三肽等用于合成酵母细胞蛋白质、核酸等，从而进行细胞合成。发酵过程中，麦汁中的含氮物质大约下降1/3，主要是由于氨基酸和短肽被酵母同化，同时酵母也会分泌出一些含氮物质。发酵温度过高时，酵母自身蛋白酶能缓慢降解自身细胞蛋白质，发生自溶现象。过分自溶，啤酒会产生酵母味，并出现浑浊，因此啤酒发酵要采用低温发酵。

3.其他代谢产物的形成

啤酒发酵期间，酵母利用麦汁中营养物质，产生代谢产物，分泌到啤酒中，其中最主要的成分是乙醇和二氧化碳，另外还会有一些代谢副产物，如双乙酰、高级醇、酸等。这些副产物，数量虽少，却是构成啤酒风味不可缺少的物质。但如果它们的浓度超过一定范围，也会造成啤酒口味上的缺陷。

发酵副产物可分为以下两类:生青味物质(双乙酰、醛、硫化物)，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。

(1)双乙酰(连二酮)

啤酒中的双乙酰和2，3－戊二酮是在酿造过程中由酵母代谢形成的，属于啤酒的发酵副产物，总称为连二酮。它们赋予啤酒不成熟、不协调的口味和气味，双乙酰有馊饭味。但2，3－戊二酮在啤酒中的含量要比双乙酰低的多，且它的口味阈值大约为2mg/L，是双乙酰口味阈值的10倍，所以2，3－戊二酮对啤酒风味影响不大，起主要作用的仍是双乙酰。目前，双乙酰仍被视为啤酒是否成熟的一项重要指标。

双乙酰控制和消除方法:

①选择双乙酰产量低且还原速率快的酵母。

②调整麦汁成分，减少双乙酰的生成或加强双乙酰的还原。一方面麦汁要含有足够量缬氨基，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(如图2.8所示);另一方面麦汁中锌离子含量充足及充氧量适中，使酵母活力旺盛，从而增强酵母双乙酰还原能力。

图2.8　缬氨酸对双乙酰的反馈抑制示意图

③改善发酵工艺，也可以有效控制双乙酰含量。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;发酵前期采取加压发酵工艺，在后期利用CO₂进行洗涤。

④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。

(2)高级醇

高级醇俗称杂醇油，是碳原子3个以上的醇类总称，是引起啤酒“上头”(即头痛)的主要成分之一。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。当高级醇超过一定含量时，会产生明显的杂醇油味，饮用过量还会导致人体不适，且使啤酒产生不细腻的苦味;若高级醇含量过低，则会使啤酒显得较为寡淡，酒体不够丰满。

①高级醇代谢途径

a.降解代谢途径(Ehrlich反应):氨基酸在转氨酶的作用下降解为α－酮酸，酮酸在脱羧酶的作用下再降解为醛，醛类物质最后被还原为高级醇。

b.合成途径:由糖类提供合成氨基酸的碳骨架，合成阶段形成了α－酮酸中间体，经脱羧还原为高级醇。

②影响啤酒中高级醇形成的因素

a.酵母菌种

不同类型的酵母高级醇生成量差异很大，选择一株优良的啤酒酵母菌是控制啤酒中高级醇含量的有效途径。一般来说，粉末型酵母产高级醇水平为69mg/L～90mg/L，絮状酵母为49mg/L～22mg/L，而高发酵度菌株形成的高级醇量也比低发酵度酵母形成的高级醇多。

b.麦汁成分

麦汁为酵母菌生长繁殖代谢提供碳源和氮源，其组成对高级醇的形成量有很大的影响。当麦汁中α－氨基酸含量较少时，酵母会通过糖代谢合成自身蛋白质，合成能力低时，丙酮酸就会转化为高级醇;当麦汁中α－氨基酸含量过高时，氨基酸就会脱羧形成高级醇。因此合理控制麦汁组成，有利于啤酒中高级醇含量的控制。

c.酵母添加量

酵母菌种接种量高，新增殖的酵母细胞相对较少，有利于降低高级醇的形成。在实际生产中，酵母的增殖倍数一般控制在4倍以内。

d.发酵条件

高温发酵会促进酵母繁殖，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艺措施。

麦汁中溶解氧对发酵也有很大的影响，溶氧过低，酵母繁殖慢，易染杂菌;溶氧过高，酵母增殖过快，麦汁中可利用的氮短时间内被消耗，造成酵母营养缺乏，高级醇生成量增高。

加压发酵可以抑制高级醇的生成，这可能与压力引起酵母代谢产物的渗透性变化有关。

高级醇一旦形成，就会很难除去，因此严格控制工艺措施、选择优良的啤酒酵母菌，从源头上控制住高级醇的形成具有重要意义。

(3)酯

酯类物质是啤酒香味物质的主要成分，其含量虽少，但对啤酒风味影响很大。大部分酯是在主酵期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。啤酒中脂类物质繁多，对啤酒风味影响较大的主要有乙酸乙酯、乙酸异戊酯、乙酸异丁酯、β－乙酸苯乙酯、辛酸乙酯和己酸乙酯等，其在啤酒中的含量及阈值如表2.5所示。

表2.5　啤酒中各类酯的阈值和含量范围(单位:mg/L)

酯类物质的形成受多种因素影响，主要有以下几点:

①酵母菌种。不同菌种其酯酶活性差异很大，上面酵母较下面酵母产酯多，小麦白啤酒就是利用了上面酵母进行发酵，啤酒的酯香味非常浓郁，形成了一种独特的风味。

②发酵条件。高温发酵有利于酯的形成，适当提高发酵温度可以增加酯类物质的含量;酯含量也受发酵压力的影响，随着发酵压力的升高，酯含量也会相应增加。

③麦汁成分。麦汁中氨基酸与可发酵性糖含量比例影响着酯的形成，氨基酸含量高促进酯形成，可发酵性糖含量高却抑制酵母活性，酯的形成量减少。

④工艺措施。酯的形成主要在酵母的繁殖期，所有加速酵母繁殖的措施都会促进酯的形成(如强烈通风、减少酵母添加量等工艺措施)。

⑤贮酒时间。贮酒期间会发生酯化反应，但反应速度缓慢，因此长期贮酒能够促进酯的形成。

(4)醛类物质

啤酒中的醛类物质主要来自麦汁煮沸中的美拉德反应，以及发酵过程中醇类前驱物质或氧化产物。啤酒中的醛类主要有乙醛、丙醛、异丁醛、异戊醛、反－2－壬烯醛以及糠醛等，对啤酒风味影响较大的是乙醛、糠醛和反－2－壬烯醛。

乙醛是啤酒发酵过程中产生的主要醛类，也是啤酒中含量最高的醛类，是组成啤酒生青味的主要成分之一。它是酵母进行乙醇发酵的中间产物，是由丙酮酸脱羧基而形成的。

乙醛在主发酵前期大量形成，而后期很快下降。乙醛的阈值为10mg/L，当乙醛含量超阈值时，给人以不愉快的粗糙苦味感觉;含量过高，有一种辛辣的腐烂青草味。成熟啤酒的正常含量一般＜10mg/L，优质啤酒，乙醛含量一般在1.5mg/L～2.5mg/L范围内。

发酵温度、发酵压力、麦汁pH值、酵母接种量都与乙醛的形成量有关。温度越高，乙醛生成量愈低;发酵压力愈高，乙醛形成量愈高;麦汁pH值愈高，乙醛形成量愈高;酵母接种量增加，乙醛形成量也会相应增加。另外，啤酒接触氧气，乙醛含量会有所增加;麦汁染菌或酵母染菌，都可能增加啤酒中的乙醛含量。

啤酒中所含的其他醛类也是相应高级醇类的正常前驱物质，它们的含量并不多，并且也随着啤酒成熟而逐步减少，对啤酒风味影响不大。

(5)硫化物

啤酒中硫化物过量会给啤酒带来不愉快的风味。这些硫化物主要来源于原料中蛋白质的分解，此外酒花和酿造用水也能带入一部分硫。啤酒中的硫化物主要有硫化氢、二氧化硫、甲硫醇、二甲基硫(DMS)等。其中对啤酒风味影响最大的硫化物是硫化氢和DMS。这些硫化物对啤酒风味往往有双重作用，即微量存在时，是构成啤酒风味某些特点的必要条件，过量则不利。

(6)有机酸

啤酒中含有多种酸，约在100种以上，可分为挥发酸、低挥发酸和不挥发酸。多数有机酸都具有酸味，它是啤酒的重要口味成分之一。酸类是呈味物质，其他成分协调配合，即组成啤酒的酒体。有的有机酸另具特殊风味，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。

二、啤酒酵母

对啤酒酵母的要求是:发酵力高，凝聚力强、沉降缓慢而彻底，繁殖能力适当，生理性能稳定，酿制出的啤酒风味好。

(一)啤酒酵母分类

(1)按发酵类型分为上面酵母和下面酵母。

(2)按凝聚性分为凝聚性酵母和粉状酵母。

(二)啤酒酵母的扩大培养

啤酒酵母扩大培养是将保存好的纯种酵母，通过培养逐渐增殖、活化，为生产提供一定数量优质酵母菌的过程。

从斜面试管到卡氏罐培养阶段称为实验室扩大培养，从汉生罐培养到转入发酵罐的培养过程是从生产车间完成，因此称为生产车间扩大培养。

1.实验室扩大培养阶段

(1)实验室扩大培养流程(如图2.9所示)

图2.9　啤酒酵母实验室扩大培养

(2)酵母分离、扩培工艺操作

①酵母分离

a.清洗并干热灭菌所需玻璃器皿。

b.制备无酒花麦芽汁培养基。

c.培养基分装、包扎、湿热灭菌，灭菌后试管及时摆放斜面，冷却后放冰箱备用。

d.划线分离法:采用麦汁琼脂培养基。培养基水浴熔化后冷却到45℃，倒入无菌培养皿，凝固成平板。用圆滑的接种环直接挑取稀释样品，在平板表面轻轻划线(分4个划线区域)，25℃培养2～3天，在3、4区挑取均匀单一菌落移入麦芽汁试管中培养。

②酵母扩大培养

a.洗刷250mL三角瓶3个，将棉塞塞入瓶口，用报纸包扎，放干燥箱干燥，160℃维持3小时。

b.取500mL麦芽汁放入铝锅内煮沸30分钟，用滤纸过滤，将过滤好的麦芽汁分装250mL三角瓶内，每瓶装100mL，用高压锅灭菌，灭菌条件为0.12Mpa30分钟。

c.三角瓶接种:每只斜面接入一个三角瓶，放入培养箱，25℃恒温培养72小时。每天充氧一次。(在无菌室内进行)。

d.洗刷卡氏罐:用碱液洗刷一次，用清水冲洗，然后把盖拧紧，放入高压锅内灭菌，灭菌条件为0.12Mpa30分钟。

e.卡氏罐麦芽汁:放入卡氏罐19L麦芽汁，杀菌(高压锅0.12Mpa下1小时)。杀菌后放入培养箱降温至25℃，培养2小时。

三角瓶与卡氏罐接种时，使用已杀菌的100mL注射器进行接种，接种量200mL进入卡氏罐，在18℃的条件下恒温培养3天，每天充氧3次，每次10分钟。

2.生产车间扩大培养

卡氏罐培养后，酵母进入生产车间扩大培养。酵母扩大繁殖的方法可根据工厂具体条件进行，啤酒厂一般都有汉生(Hansen)罐、扩培管、增殖罐等培养设备。

(1)生产车间扩大培养流程(如图2.10所示)

图2.10　啤酒酵母生产扩大培养

(2)操作要点:

①从实验室扩培转入车间扩培要严格执行无菌操作，用无菌空气将卡氏罐中的酵母压入灭菌后的汉生罐中，并通风增加溶氧，同时将杀菌后的麦汁打入已加入酵母的汉生罐。

②在13℃下培养2～3天，培养期间要注意通风，提供酵母生长所需要的氧气。

③汉生罐培养阶段结束，保留10%～15%的菌种打入新麦汁培养，其余菌种打入增殖罐继续培养，11℃下培养2～3天。

3.扩大培养应注意的问题:

(1)每步操作严格按照无菌要求操作。

(2)每一步扩大后的残留液都应进行有无污染、变异的检查。

(3)每扩大一次，温度都应有所降低，但降温幅度不宜太大。

(4)每次扩大培养的倍数实验室按10倍扩大培养，现场按5倍扩大培养。

(5)酵母生产车间扩培阶段，应定时通入无菌压缩空气供氧。

(6)扩大培养到对数生长期结束前2～3小时为止，出芽率为75%～85%。

4.啤酒酵母的质量检验(www.chuimin.cn)

(1)形态检验:液态培养中的优良健壮的酵母细胞应具有均匀的形状和大小，平滑而薄的细胞壁，细胞质透明均一;年幼少壮的细胞内部充满细胞质;老熟的细胞出现液泡，内储细胞液，呈灰色，折光性强;衰老细胞中液泡多，内容物多颗粒，折光性较强。

生产上使用的酵母一般死亡率应在3%以下，新培养的酵母死亡率应在1%以下。镜检中，不应有杂菌污染。

(2)发酵度检验:酵母的发酵度可用下式计算:

式中：w——发酵前麦汁浓度，%;

　　　w₁——发酵后，排除酒精后的发酵液浓度，%;

　　　w_r——真正发酵度，%。

在正常情况下，外观发酵度一般为75%～87%，真正发酵度为60%～70%，外观发酵度一般比真正发酵度约高20%，可按下式粗略换算:w_r=w₁×0.819。淡色啤酒发酵度的区分可按表2.6来划分。

表2.6　淡色啤酒高、中、低发酵度区分单位:%

三、啤酒发酵

啤酒发酵可分为上面发酵和下面发酵，我国啤酒发酵主要是采用下面发酵工艺。

啤酒发酵技术分为传统发酵技术和现代发酵技术。传统发酵生产中，前发酵在敞开或密闭的发酵池内进行，如图2.11所示是敞开式啤酒发酵池，后发酵在后酵罐内完成。利用发酵池生产，规模小，占地面积大，生产周期长，因此传统的发酵技术逐渐被淘汰。现代发酵技术采用室外大型发酵罐，大容量发酵罐有圆柱锥形发酵罐、朝日罐、通用罐、球形罐，圆柱锥形发酵罐是目前通用发酵罐。

图2.11　敞开式啤酒发酵池

(一)啤酒发酵工艺流程(如图2.12所示)

图2.12　啤酒发酵工艺流程图

(二)传统啤酒发酵(下面发酵)技术

传统的下面发酵法，主发酵容器安置在空气洁净、隔热良好和卫生清洁的前发酵车间内，前发酵采用开放式或密闭式的发酵容器，后发酵罐则设置在后酵车间内，啤酒在后发酵罐内进行后发酵或贮酒，贮酒间温度一般保持在－1℃～0℃之间。

1.主发酵

主发酵又称前发酵，简称前酵，是酵母繁殖阶段。酵母液由繁殖池转入发酵池，酵母开始利用麦汁中的营养成分以及麦汁中的溶解氧大量繁殖。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，经过5～7天发酵后，达到一定发酵度后发酵液液面形成泡盖。撇去泡盖后，即可下酒至后酵贮酒罐，开始进行后发酵。前酵罐罐底酵母要回收，处理后可再用于生产。

(1)主发酵工艺要求

传统的啤酒发酵主发酵以敞开式发酵为主，因此下面以敞开式发酵为例展开介绍。啤酒主发酵分为五个阶段，分别为酵母繁殖期、起泡期、高泡期、落泡期及泡盖形成期。

①酵母繁殖期

将麦汁冷却至接种温度6℃～8℃，待部分麦汁流入酵母繁殖池后，加入所需酵母，酵母接种量为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。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。接种后的麦汁，溶解氧含量应控制在8mg/L左右。

②起泡期

酵母繁殖20小时左右，麦汁表面逐渐形成一层白色泡沫，发酵开始。这时要进行倒池操作，将发酵液从繁殖池泵入发酵池中。倒池4～5小时后，在麦汁表面出现更多的泡沫，由四周渐渐拥向中间，洁白细腻，厚而紧密，如菜花状。麦汁中的溶解氧逐渐被酵母消耗尽。酵母开始进行厌氧发酵。此阶段发酵液的温度每天上升0.5℃～0.8℃，降糖0.3°P～0.5°P，维持时间1～2天，不需人工降温。

③高泡期

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，泡沫增高，高度达25～30cm，泡沫呈棕黄色。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(2℃左右)，按工艺要求控制温度2～3天。

④落泡期

发酵5天以后，发酵力逐渐减弱，发酵温度逐渐回降，降糖速度减慢，二氧化碳气泡减少，泡沫回缩，酒中析出物增多，泡沫由棕黄色变为棕褐色。此时应控制酒温每日下降0.5℃左右，每日消糖0.5°P～0.8°P，落泡期一般维持2天左右。

⑤泡盖形成期

发酵7～8天，泡沫回缩，形成一层褐色苦味的泡盖，覆于液面，厚度为2～4cm。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。最后一天应急剧降温，使大部分酵母沉降池底，发酵液送入后酵罐进行后发酵。发酵液中仅保留3×10⁶～4×10⁶个/ml酵母细胞，进行后发酵和双乙酰还原。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。

(2)主发酵技术指标控制

主发酵期间，需要控制的技术指标主要有温度、糖度和时间，控制过程要兼顾啤酒品种、酵母菌种和麦汁成分诸因素，目的是要在最短的时间内达到要求的发酵度，并获得理想的代谢产物。

①温度的控制

下面发酵的接种温度一般控制在5℃～8℃，低温发酵的最高温度控制在7℃～9.0℃，高温发酵的最高温度控制在10℃～13℃，发酵终了温度一般控制在4℃～5℃。

②浓度的控制

在一定的酵母菌种和麦汁成分条件下，浓度的控制是由调节发酵温度和发酵时间控制的。如果发酵旺盛，降糖快，则需适当降低发酵最高温度和缩短最高温的保持时间;反之，则需延长最高温保持时间或采取缓慢降温的办法，以促进降糖。

③时间的控制

在麦汁组成、酵母活性和发酵度要求确定的情况下，发酵时间则主要取决于温度。发酵温度愈高，则发酵时间愈短。下面发酵的主发酵时间一般为7～10天，低温缓慢发酵的酒，风味柔和醇厚，泡沫细腻持久，质量比较好，但设备利用率低。

2.后发酵

主发酵后的发酵液叫嫩啤酒，需转入密闭的后酵罐进行后发酵。嫩啤酒中的二氧化碳含量不足，双乙酰、乙醛和硫化氢等挥发性风味物质大量存在，酒的口感不成熟，远达不到饮用要求。大量的悬浮酵母和凝结析出的物质尚未完全沉淀下来，酒液不够澄清。一般还需要数周或数月的后发酵和贮酒期，啤酒的成熟和澄清均在后发酵和贮酒期内完成。

(1)后发酵工艺要求

①下酒

嫩啤酒经输酒导管，送入事先已灭菌的贮酒罐内，该过程叫下酒。下酒可以将不同糖化锅次的嫩啤酒相互混合，目的是为了得到质量均一的啤酒，同时酵母分布较好，加速后发酵作用。下酒时间控制在在1～3天内完成。

理想的下酒方法是，先用水排出贮酒罐内的空气，再用CO₂将水压出，使下酒的嫩啤酒尽量不与氧接触，防止酒的氧化。然后将酒液从罐底进入后酵罐，避免酒液由于骚动而吸氧过多，并减少二氧化碳的损失。

②封罐

下酒满罐后先敞口发酵2～3天，以排除啤酒中的生青味物质，同时防止CO₂过多，泡沫涌出。当啤酒液面泡沫变黄回缩，控压封罐，压力一般保持在0.05MPa～0.08MPa。封罐后CO₂气压逐步上升，待达到一定的要求时，即控制稳定不变。后发酵产生的CO₂，一部分溶解于酒内，使二氧化碳达到饱和，其余CO₂缓慢逸出。

(2)后发酵技术指标控制

①温度控制

后发酵温度过高或过低都不好，过高易染杂菌，过低则后酵时间太长。传统的生产方法，贮酒温度先高后低，前期控制2℃～5℃，而后逐步降温至－1℃～1℃，降温速度则由啤酒的类型和贮酒时间而决定。

②后发酵时间

后发酵时间取决于啤酒类型、原麦汁浓度和贮酒温度。一般情况下，淡色啤酒要求酒花苦味柔和，贮酒时间较长;浓色啤酒要求麦芽香味突出，贮酒时间较短;外销啤酒较内销啤酒贮酒期长;原麦汁浓高的啤酒贮存时间长;贮酒温度低的啤酒贮酒时间长。不同企业对贮酒期的要求也有差异，国内啤酒贮酒期一到三个月不等，如熟啤酒，有些企业贮酒期为七周，有些企业则控制在十周左右。

(三)现代啤酒发酵技术

室外大型发酵罐生产啤酒是啤酒工业发展的趋势，我国于1978年开始采用这一新技术。室外大型发酵罐为锥底圆柱形，简称锥形罐，大罐具有CIP清洗系统，保证了生产中的卫生安全;罐体还具有自身冷却装置，易控制发酵温度;罐底为锥形，回收酵母和清洗便利。生产工艺按设备分类可分一罐发酵法、两罐发酵法;按温度分类，可分为低温发酵和高温发酵。

1.一罐法

整个发酵过程包括主酵、后酵及贮酒后熟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

麦汁经过处理后冷却至接种温度5℃～8℃，除去冷凝固物后，充无菌空气使溶解氧达到7mg/L～12mg/L，接种酵母(接种量0.5%～1.0%)后泵入发酵罐进行发酵。锥形管容积较大，可分批打入麦汁，但必须在24小时内满罐。发酵开始后保持接种温度3天，然后自然升温至9℃～10℃，并保持此温度进行主发酵。当发酵液外观发酵度达到55%时，使罐压升至0.08MPa～0.1MPa，自然升温至12℃，以加速双乙酰的还原，减少高级醇和酯类等的生成。当双乙酰的含量降低到0.1mg/L以下时，酒液冷却降温，降至5℃左右保持24小时，然后减压回收酵母。最后降温至0℃左右，贮酒7～14天。

(2)高温发酵工艺

处理后的热麦汁冷至9℃～11℃，除去冷凝固物并充无菌空气后，接种酵母菌液，繁殖36h后升温至12℃发酵2天，外观浓度降至6°P时，使罐压升至0.081MPa～0.1MPa，并逐步自然升温至14℃～16℃，继续发酵并还原双乙酰，当双乙酰含量可降至0.1mg/L以下时，即可缓慢降温至0℃，进行后熟及饱和CO₂，时间为4～5天。高温一罐发酵工艺的总时间为12～15天。

锥形罐一罐发酵法具有操作简单、酵母回收方便、酒花用量少，且产出的啤酒泡沫好等优点，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。缺点是由于酒液对流较强，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。

2.两罐法

主发酵和后发酵分别在主酵罐和后贮罐中进行，具体生产操作如下:

(1)发酵设备清洗与灭菌

①发酵罐使用前，先用清水冲洗30分钟，以排除的水无残渣、清澈为准。

②用温度为80℃～85℃、浓度为4%的氢氧化钠溶液进行CIP循环30分钟。

③用清水冲洗发酵罐20分钟。

④用浓度为200mg/KgClO₂溶液或浓度为2%的甲醛水溶液进行CIP循环30～40分钟。

⑤用无菌水冲洗发酵罐20～30分钟(用双氧水溶液灭菌此步操作可以省略)。

⑥麦芽汁入罐前，由发酵罐锥底泵入80℃～95℃的热水至排气管排出水，浸泡30～40分钟后排掉，并降温8℃～9℃，备用。

⑦发酵罐使用完毕后，再用清水冲洗30分钟，以排除的水无残渣、清澈为准。

(2)啤酒发酵

①在麦汁冷却之前用90℃以上的热水对发酵罐和管路进行灭菌。

②麦汁冷却期间，打开发酵罐排气阀门。

③冷麦芽汁进罐时按要求及时添加菌种，所需的酵母量为麦汁量的0.5%(体积分数)左右，混合均匀。然后通入无菌空气，使溶解氧含量在8mg/L左右。麦芽汁进罐完毕后60分钟取样测定酵母数和糖度，满罐酵母数为(1.2～1.8)×10⁷个/ml。满罐1天后，每天测量一次酵母数，并且每天上、下午各测1次糖度，当糖度降至3.8～4.2Bx°时，封罐缓慢升压并保持罐压0.12MPa左右停止测量糖度。

④酵母经繁殖20h左右，待麦汁表面形成一层泡沫时，将增殖槽中的麦汁泵入发酵槽内，进行厌氧发酵。

⑤发酵前期，温度不超过接种温度(8℃)，发酵2～3天左右，温度升至发酵的最高温度10℃～14℃，进行冷却，先维持最高温度2～3天。以后控制发酵温度逐步回落，主酵结束时，发酵液温度控制在4.0℃～4.5℃。

⑥主发酵最后一天急剧冷却，使大部分酵母沉降槽底，然后将发酵液送至储酒罐进行后发酵。

⑦将嫩啤酒输送到储酒罐的操作称下酒。储酒罐可一次装满，也可分2、3次装满。如是分装，应在1～3天内装满。入罐后，液面上应留出10～15cm空距，有利于排除液面上的空气，尽量减少与氧的接触。麦芽汁满罐1天后每隔24小时排冷凝固物1次，共排3次。

⑧密封升压:下酒满桶后，敞口发酵2～3天，以排除啤酒中的生青味物质。然后封罐，罐内CO₂气压逐步上升，压力达到50～80kPa时保压，让酒中的CO₂逐步饱和。

⑨发酵10d后开始测定双乙酰含量，当双乙酰含量达到0.05～0.1mg/L时，逐步降温至5℃～6℃保持24～48小时，减压回收酵母。最后再降温至0℃～－1℃(啤酒的冰点是0.05℃)，低温保存7～14天。

⑩酸度测定:满罐1小时后测定1次，温度升至发酵最高温度时测定1次，温度降至0℃时再测1次。

两罐法工艺的总周期约为23天左右。其优点是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;缺点是倒罐时易摄入氧气导致啤酒氧化影响啤酒质量。

(3)酵母回收

①回收酵母泥作种酵母的条件

a.镜检:细胞大小正常，无异常细胞，液泡和颗粒物正常。

b.肝糖染色:酵母泥用0.1%EDTA－Na稀释后，再用2%刘哥氏碘液染色5～6分钟，镜检视野有红棕色肝糖细胞颗粒，若为黄色则无肝糖颗粒。要求有肝糖细胞应大于70%～75%。

c.死亡率测定:适当稀释酵母泥，用0.1%美蓝染色3分钟，若被染色上深蓝色则为死细胞或衰老细胞。美蓝染色率＜5%为健壮酵母，＜10%尚可使用，＞15%则不能继续使用。

d.杂菌检查:用0.1%EDTA－Na适当稀释酵母泥，使每一个显微镜(中倍)镜检视野中酵母细胞数位50个左右，检查20个视野共有1 000个左右酵母，细胞周围含杆菌≤1个。

e.无异常酸味和酵母自溶臭味，凝聚性正常(过强过弱均为变异)。

②操作要求

a.回收前的准备:把酵母暂存罐用80℃热水彻底刷洗干净，然后降温至7℃～8℃，并备有一定量的无菌空气，以防止酵母突然减压细胞壁破裂。

b.回收方法:回收的酵母应尽量取中间较白的部分，回收完毕后缓慢降温到4℃左右，以备下次使用。

c.回收保存:在酵母暂存罐保存的时间不得超过36小时。

d.酵母回收的时间:封罐4～5天后大部分酵母已沉降到锥底，此时回收的酵母泥质量较好。若双乙酰还原结束后再回收酵母，则酵母死亡率较高，影响下次发酵质量。

(四)啤酒发酵新技术

1.高浓度麦汁发酵

20世纪70年代，美国、加拿大等国啤酒厂推出“高浓度酿造后稀释”工艺，采用高浓度麦汁糖化和发酵，啤酒成熟后，在过滤以前用饱和CO₂的无菌水稀释成传统的成品啤酒。该方法原麦汁浓度在15°P以上，稀释方法有两种，分别是前稀释与后稀释。前稀释是指主发酵时高浓度，后发酵时浓度要稀释，该方法对稀释水脱氧要求不高;后稀释是指啤酒发酵贮酒结束后，成熟啤酒在后处理或过滤前稀释。

2.连续发酵

连续发酵在20世纪五六十年代的一些国家应用于啤酒生产，主要有多罐式连续发酵和塔式连续发酵两种。由于连续发酵存在易染菌、双乙酰含量高、酵母易老化等缺点，连续发酵逐渐停止使用。