啤酒发酵工艺学习笔记

【教学目标】

知识目标

1.了解啤酒酵母的生产特性及分离方法，啤酒酵母分类及其区别。

2.了解啤酒发酵机理，发酵物质的变化和产物的形成及控制。

3.掌握啤酒酵母的扩大培养的方法和流程。

4.了解啤酒发酵技术的机理。

5.掌握影响啤酒质量的主要因素，了解啤酒麦汁汇总糖类的发酵，麦汁含氮物质的转化，啤酒风味物质的发酵代谢。

6.了解啤酒发酵工艺技术控制要求。

7.掌握传统啤酒发酵的方法，特点和工艺过程和条件。

8.掌握啤酒大罐发酵的方法，特点和工艺过程和相关设备。

技能目标

1.能完成啤酒酵母的扩大培养。

2.能完成啤酒的发酵及发酵过程的控制。

啤酒酵母是啤酒生产的灵魂，啤酒酵母的种类和质量的不同将影响啤酒的发酵和成品啤酒的质量。

子学习单元1 啤酒酵母的扩大培养

酵母菌是一群单细胞的真核微生物，它与人类的关系极为密切，是人类实践中应用较早的一类微生物，同时也是现代发酵工业的重要微生物。

一、啤酒酵母的类型和种类

麦汁经啤酒酵母发酵作用后，便酿制成啤酒。啤酒生产中利用的微生物，主要是纯粹培养的啤酒酵母。啤酒酵母属于真菌门、子囊菌纲、原子囊菌亚纲、内孢霉目、内孢霉科、酵母亚科、酵母属、啤酒酵母种。用于啤酒酿造的酵母主要有以下几种类型。

（1）啤酒酵母 啤酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）又称酿酒酵母，是发酵工业中最常用的酵母菌，属酵母属酵母。能发酵葡萄糖、麦芽糖、半乳糖、蔗糖和1/3棉子糖，不能发酵乳糖和蜜二糖，不能同化硝酸盐。

（2）葡萄汁酵母 葡萄汁酵母（Saccharomyces uvarum Beijerinek）也属于酵母属酵母。能发酵葡萄酒、蔗糖、麦芽糖、半乳糖、蜜二糖，不能发酵乳糖，对棉子糖却能完全发酵，不能同化硝酸盐。

（3）卡尔斯伯酵母 卡尔斯伯酵母（Sac.CarlsbergensisHansen）是啤酒酿造业中典型的下面发酵酵母。能发酵葡萄糖、半乳糖、蔗糖、麦芽糖及全部棉子糖，不能同化硝酸盐，能稍微利用乙醇。有两种类型：卡尔斯倍1号，细胞椭圆形，发酵度高，沉淀慢；卡尔斯倍2号，细胞圆形，发酵度低，沉淀快。

根据啤酒酵母的发酵类型和凝聚性的不同，可分为上面酵母与下面酵母，凝聚性酵母与粉状酵母。上面酵母与下面酵母的主要区别见表4 -9，凝聚性酵母与粉状酵母的区别见表4-10。

表4-9 上面酵母与下面酵母的区别

表4-10 凝聚性酵母与粉状酵母的区别

下面酵母发酵法虽出现较晚，但较上面酵母更盛行。世界上多数国家采用下面酵母发酵啤酒，我国也是全部采用下面酵母发酵啤酒。

二、啤酒酵母的主要特性要求

啤酒工厂使用的啤酒酵母是由野生酵母经系统地长期驯养，经反复使用和考验，具有正常生理状态和特性，适合啤酒生产要求的培养酵母。对啤酒酵母的基本要求是：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。啤酒酵母的主要特性要求如下。

1.细胞和菌落形态

不同菌株的啤酒酵母有着不同的形态。优良健壮的啤酒酵母细胞，具有均匀的形状和大小，平滑而薄的细胞膜，细胞质透明均一。

啤酒酵母在麦芽汁固体培养基上菌落呈乳白色至微黄褐色，表面光滑但无光泽，边缘整齐或呈波状。

2.主要的生理特性要求

（1）凝聚性不同，酵母的沉降速度不同，发酵度也有差异。啤酒生产一般选择凝聚性比较强的酵母。

（2）发酵度反应酵母对麦芽汁中各种糖的利用情况，正常的啤酒酵母能发酵葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖和麦芽三糖等。一般啤酒酵母的真正发酵度应为50%～68%左右。

（3）酵母死灭温度是指一定时间内使酵母死灭的最低温度，可作为鉴别菌株的内容之一。一般啤酒酵母的死灭温度在52～53℃，若死灭温度增高，则说明酵母变异或污染野生酵母。

（4）一般啤酒酵母生产菌种都不能产生孢子或产孢能力极弱，而某些野生酵母能很好产孢。根据此特性，可判别啤酒酵母是否混入野生酵母。

野生酵母是指不为生产所能控制利用的、与培养酵母形态不一样的酵母。这些酵母妨碍啤酒正常发酵，对啤酒生产有很大危害。啤酒酵母与野生酵母的主要区别见表4-11。

表4-11 啤酒酵母与野生酵母的主要区别

三、啤酒酵母扩大培养

啤酒酵母纯正与否，对啤酒发酵和啤酒质量有很大影响。生产中使用的酵母来自保存的纯种酵母，在适当的条件下，经扩大培养，达到一定数量和质量后，供生产现场使用。每个啤酒厂都应保存适合本厂使用的纯种酵母，以保证生产的稳定性和产品的风格质量。

啤酒酵母扩大培养是指从斜面种子到生产所用的种子的培养过程，这一过程又分为实验室扩大培养阶段和生产现场扩大培养阶段。

1.实验室扩大培养阶段

（1）斜面试管 一般为工厂自己保藏的纯粹原菌或由科研机构和菌种保藏单位提供。

（2）富氏瓶（或试管）培养 富氏瓶或试管装入10mL优级麦汁，灭菌、冷却备用。接入纯种酵母在25～27℃保温箱中培养2～3d，每天定时摇动。平行培养2～4瓶，供扩大时选择。

（3）巴氏瓶培养 取500～1000mL的巴氏瓶（也可用大三角瓶或平底烧瓶），加入250～500mL优级麦汁，加热煮沸30min，冷却备用。在无菌室中将富氏瓶中的酵母液接入，在20℃保温箱中培养2～3d。

（4）卡氏罐培养 卡氏罐容量一般为10～20L，放入约半量的优级麦汁，加热灭菌30min后，在麦汁中加入1L无菌水，补充水分的蒸发，冷却备用。再在卡氏罐中接入1～2个巴氏瓶的酵母液，摇动均匀后，置于15～20℃下保温3～5d，即可进行扩大培养，或可供1000L麦汁发酵用。

（5）实验室扩大培养的技术要求主要有：①应按无菌操作的要求对培养用具和培养基进行灭菌；②每次扩大稀释的倍数为10～20倍；③每次移植接种后，要镜检酵母细胞的发育情况；④随着每阶段的扩大培养，培养温度要逐步降低，以使酵母逐步适应低温发酵；⑤每个扩大培养阶段，均应做平行培养：试管4～5个，巴氏瓶2～3个，卡氏罐2个，然后择优进行扩大培养。

2.生产现场扩大培养阶段

卡氏罐培养结束后，酵母进入现场扩大培养。啤酒厂一般都用汉生罐、酵母罐等设备来进行生产现场扩大培养。

（1）麦汁杀菌 取麦汁 200～300L加入杀菌罐，通入蒸汽，在 0.08～0.10MPa汽压下保温灭菌60min，然后在夹套和蛇管中通入冰水冷却，并以无菌压缩空气保压。待麦汁冷却至10～12℃时，先从麦汁杀菌罐出口排出部分沉淀物，再用无菌压缩空气将麦汁压入汉生罐内。

（2）汉生罐空罐灭菌 在麦汁杀菌的同时，用高压蒸汽对汉生罐进行空罐灭菌1h，再通无菌压缩空气保压，并在夹套内通冷却水冷却备用。

（3）汉生罐初期培养 将卡氏罐内酵母培养液以无菌压缩空气压入汉生罐，通无菌空气5～10min。然后加入杀菌冷却后的麦汁，再通无菌空气10min，保持品温10～13℃，室温维持13℃。培养 36～48h左右，在此期间，每隔数小时通风10min。

（4）汉生罐旺盛期培养 当汉生罐培养液进入旺盛期时，一边搅拌，一边将85%左右的酵母培养液移植到已灭菌的一级酵母扩大培养罐，最后逐级扩大到一定数量，供现场发酵使用。

（5）汉生罐留种再扩培 在汉生罐留下的约15%左右的酵母培养液中，加入灭菌冷却后的麦汁，待起发后，准备下次扩大培养用。保存种酵母的室温一般控制在2～3℃，罐内保持正压（0.02～0.03MPa），以防空气进入污染。

在下次再扩培时，汉生罐的留种酵母最好按上述培养过程先培养一次后再移植，使酵母恢复活性。

汉生罐保存的种酵母，应每月换一次麦汁，并检查酵母是否正常，是否有污染、变异等不正常现象。正常情况下此种酵母可连续使用半年左右。

（6）生产现场扩大培养的注意点：①每一步扩大后的残留液都应进行有无污染、变异的检查；②每扩大一次，温度都应有所降低，但降温幅度不宜太大；③每次扩大培养的倍数为5～10倍。

3.啤酒酵母的质量检验

（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，内贮细胞液，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，%。

式中 W——发酵前麦汁浓度，%；

W₂——发酵后，不排除酒精后的发酵液浓度（也称外观浓度），%；

W_a——外观发酵度，%。

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=W_a×0.819。淡色啤酒发酵度的区分可按表4-12来划分。

表4-12 淡色啤酒高、中、低发酵度区分

另外还有凝聚性、发酵速度、死灭温度、出芽率、耐酒精度、产酸、产酯等生理特性检验。

【酒文化】

下面发酵啤酒

1.拉格（Lager）啤酒

下层发酵型的啤酒统称Lager，正是“贮藏、平放”的意思。经过贮藏与熟成，就能产生更透明纯净的啤酒。Lager本来是指“贮藏”，是下层发酵型啤酒的总称。

2.比尔森啤酒

比尔森啤酒是最早（1842年）开始生产的，也是世界最负盛名的下面发酵淡色啤酒，因生产于捷克波希米亚的比尔森啤酒厂而得名，有时也简称比尔斯（Pils）。至今，比尔森啤酒厂也逐渐在现代化，但仍保留了部分老的系统，做真正典型的比尔森啤酒。世界各地都在酿制比尔森型啤酒，尽管在不同的国家和地区，做法上已有很大的变化，但仍以比尔森啤酒标榜。荷兰、丹麦都能生产优质的比尔森型啤酒，口味较柔和，贮酒时间则远较正规比尔森啤酒为短。

比尔森啤酒特点：色泽较浅，泡沫好，酒花香味浓馥突出，苦味重而不长，口味醇爽。

思考题

简答题

1.啤酒酵母体内有哪些重要的酶类？分别说明其在啤酒发酵过程中的作用。

2.啤酒酵母的生长分哪几个阶段？简述各阶段的特征。

3.啤酒酵母有哪几类？各有何特性。

4.简述啤酒酵母扩大培养的步骤及操作要点。

5.如何检查鉴定啤酒酵母的性能？

6.实验室菌种保藏方法有哪几种？生产现场使用的酵母是如何进行保藏的？

7.生产中啤酒酵母的添加方法有哪几种？

子学习单元2 啤酒发酵技术

啤酒的生产是依靠纯种啤酒酵母利用麦芽汁中的糖、氨基酸等可发酵性物质通过一系列的生物化学反应，产生乙醇、CO₂及其他代谢副产物，从而得到具有独特风味的低度饮料酒。

冷麦汁接种啤酒酵母后，发酵即开始进行。啤酒发酵是在啤酒酵母体内所含的一系列酶类的作用下，以麦汁所含的可发酵性营养物质为底物而进行的一系列生物化学反应。通过新陈代谢最终得到一定量的酵母菌体和乙醇、CO₂以及少量的代谢副产物如高级醇、酯类、连二酮类、醛类、酸类和含硫化合物等发酵产物。这些发酵产物影响到啤酒的风味、泡沫性能、色泽、非生物稳定性等理化指标，并形成了啤酒的典型性。啤酒发酵分主发酵（旺盛发酵）和后熟两个阶段。在主发酵阶段，进行酵母的适当繁殖和大部分可发酵性糖的分解，同时形成主要的代谢产物乙醇和高级醇、醛类、双乙酰及其前驱物质等代谢副产物。后熟阶段主要进行双乙酰的还原使酒成熟、完成残糖的继续发酵和CO₂的饱和，使啤酒口味清爽，并促进了啤酒的澄清。

一、啤酒发酵过程的主要物质变化

冷却的麦汁添加酵母后，便开始发酵。啤酒酵母在发酵过程中利用麦汁中的可发酵成分，形成生长代谢所需的能量、合成菌体及产生一定的代谢产物（乙醇、CO₂和其他一系列的代谢产物）。

1.糖的变化

冷麦芽汁接种酵母后，酵母在有氧条件下，同化麦芽汁中的可发酵性糖获得能量，进行生长繁殖，菌体数量增加。在氧逐渐消耗后，便进入无氧发酵阶段，酵母细胞把可发酵性糖转化为乙醇和CO₂等。发酵过程中麦汁浸出物浓度的下降称为降糖。酵母在发酵时先利用葡萄糖、果糖，再利用蔗糖、麦芽糖，最后利用麦芽三糖等难发酵性糖。

在啤酒发酵过程中，可发酵糖约有96%发酵为乙醇和CO₂，是代谢的主产物；2.0%～2.5%转化为其他发酵副产物；1.5%～2.0%作为碳骨架合成新酵母细胞。发酵副产物主要有：甘油、高级醇、羰基化合物、有机酸、酯类、硫化合物等。

2.含氮物质的变化

啤酒发酵中，酵母对麦汁中的蛋白质分解作用很弱，但对麦汁中的氨基酸、氨态氮、氨、短肽、嘌呤、嘧啶等可同化氮存在着复杂的同化作用。发酵初期，酵母吸收麦芽汁中可同化氮（氨基酸、二肽、三肽等）用于合成酵母细胞物质进行繁殖；发酵后期，酵母细胞特别是衰老的酵母细胞又向发酵液分泌多余的氨基酸。另外，由于pH和温度的降低，引起一些凝固性蛋白质和多酚物质复合而产生的沉淀；酵母细胞表面也吸附少量的蛋白质颗粒，这些都是麦汁中含氮量下降的原因。

在正常的发酵过程中，麦汁中含氮物约下降1 /3，主要是约50%的氨基酸和低分子肽为酵母所同化。酵母分泌出的含氮物的量较少，约为酵母同化氮的1 /3。

啤酒中残存含氮物质对啤酒的风味有重要影响。含氮物质高（＞450mg/L）的啤酒显得浓醇，含氮量为300～400mg/L的啤酒显得爽口，含氮物质量＜300mg/L的啤酒则显得寡淡。

3.其他发酵产物

（1）高级醇类 高级醇（俗称杂醇油）是啤酒发酵代谢产物的主要成分，对啤酒风味有重大影响，超过一定含量时有明显的杂醇味。对于一般的啤酒，多量的高级醇是不受欢迎的。啤酒中的绝大多数高级醇是在主发酵期间酵母繁殖过程中形成的。

（2）酯类 啤酒中的酯含量很少，但对啤酒风味影响很大，啤酒含有适量的酯，香味丰满协调，但酯含量过高，会使啤酒有不愉快的香味或异香味。酯类大都在主发酵期间形成。

（3）连二酮 连二酮是双乙酰和2，3-戊二酮的总称，其中对啤酒风味起主要作用的是双乙酰。双乙酰被认为是衡量啤酒成熟与否的决定性的指标，双乙酰的味阈值为0.1～0.15mg/L，在啤酒中超过阈值会出现馊饭味。淡爽型成熟啤酒，双乙酰含量以控制在0.1mg/L以下为宜；高档成熟啤酒最好控制在0.05mg/L以下。

（4）硫化物 挥发性硫化物对啤酒风味有重大影响，这些成分主要有硫化氢、二甲基硫、甲基和乙基硫醇、二氧化硫等。其中硫化氢、二甲基硫对啤酒风味的影响最大。啤酒中的挥发性硫化氢大都是在发酵过程中形成的。啤酒中的硫化氢应控制在0～10μg/L的范围内；啤酒中二甲基硫浓度超过100μg/L时，啤酒就会出现硫黄臭味。

（5）乙醛 乙醛是啤酒发酵过程中产生的主要醛类，乙醛是酵母代谢的中间产物。当啤酒中乙醛浓度在10mg/L以上时，则有不成熟的口感、腐败性气味；当乙醛浓度超过25mg/L，则有强烈的刺激性辛辣感。成熟啤酒的乙醛正常含量一般＜10mg/L。

4.苦味物质

发酵过程中，麦汁中近1/3的苦味物质损失掉。主要原因是由酵母细胞的吸附、发酵时间增长等原因造成的。

5.pH的变化

麦汁发酵后，pH降低很快。下面发酵啤酒，发酵终了时，pH一般为4.2～4.4。pH下降主要是由于有机酸的形成，同时也由于磷酸盐缓冲溶液的减少。

二、影响发酵的主要因素

除酵母菌种的种类、数量和生理状态外，影响酵母发酵的环境因素有麦汁成分、发酵温度、罐压、溶解氧含量、pH等。

（1）麦汁成分 麦汁组成适宜，能满足酵母生长、繁殖和发酵的需要。120P麦汁中α-氨基氮含量应为（180 ±20）mg/L，还原糖含量9.5～10.2～11.2g/100mL，溶解氧含量8～10mg/L，锌0.15～0.20mg/L。

（2）发酵温度 啤酒发酵采用变温发酵，发酵温度指旺盛发酵（主发酵）阶段的最高温度。啤酒发酵一般采用低温发酵。上面啤酒发酵温度为18～22℃，下面发酵温度为7～15℃。采用低温发酵的原因是：低温发酵可以防止或减少细菌的污染，同时酵母增殖慢，最高酵母细胞浓度低，发酵过程中形成的双乙酰、高级醇等代谢副产物少，同化氨基酸少，pH下降缓慢，酒花香气和苦味物质损失少，酿制出的啤酒风味好，此外酵母自溶少，使用代数多。

（3）罐压 在一定的罐压下酵母增殖量较少，代谢副产物形成量少，主要原因是由于二氧化碳浓度的增高抑制了酵母的增殖。在提高发酵温度缩短发酵时间的同时，应相应提高罐压（加压发酵），以避免由于升温带来的代谢副产物增多的问题。罐压越高，啤酒中溶解的CO₂越多，发酵液温度越低，酒中CO₂含量越高。

（4）pH酵母发酵的最适pH为5～6，过高过低都会影响啤酒发酵速度和代谢产物的种类、数量，从而影响啤酒的发酵和产品质量。

（5）代谢产物 酵母自身代谢产物乙醇的积累将逐步抑制酵母的发酵作用，一般当乙醇体积分数达到8.5%以上时就会抑制发酵，此外重金属离子Cu²⁺等对酵母也有毒害作用。

三、传统啤酒发酵

传统发酵技术在20世纪80年代以前被我国啤酒厂普遍采用。随着锥形罐发酵技术的不断发展及迅速普及，目前只有少数中小型啤酒厂还采用此法。

传统的下面发酵，分主发酵和后发酵两个阶段。主发酵一般在密闭或敞口的主发酵池（槽）中进行，后发酵在密闭的卧式发酵罐内进行。

传统下面发酵的工艺特点是：主发酵温度比较低，发酵进程缓慢，发酵代谢副产物较少；主发酵结束时，大部分酵母沉降在发酵容器底部；后发酵和贮酒期较长，酒液澄清良好，二氧化碳饱和稳定，酒的泡沫细微，风味柔和，保存期较长。

1.主发酵

主发酵又称前酵。现以敞口12%麦汁发酵为例说明。

（1）一般工艺过程

①麦汁冷却至接种温度（6℃左右），流入增殖槽，将所需的酵母量（为麦汁量体积分数的0.5%左右）加入，混合均匀。通入无菌空气，使溶解氧含量在8mg/L左右。

②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。

③发酵2～3d左右，温度升至发酵的最高温度，进行冷却，先维持最高温度2～3d。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℃。

④主发酵最后一天急剧冷却，使大部分酵母沉降槽底，然后将发酵液送至贮酒罐进行后发酵。

（2）主发酵过程的现象和要求 主发酵阶段酵母代谢旺盛，大量可发酵性物质被快速转换，代谢产物主要也在此阶段形成。主发酵阶段一般分为酵母繁殖期、起泡期、高泡期、落泡期和泡盖形成期。

①酵母繁殖期：麦芽汁添加酵母8～16h以后，液面上出现二氧化碳小气泡，逐渐形成白色、乳脂状的泡沫，酵母繁殖20h以后立即进入主发酵池，与增殖槽底部沉淀的杂质分离。

②起泡期：入主发酵池4～5h后，在麦汁表面逐渐出现更多的泡沫，由四周渐渐向中间扩散，泡沫洁白细腻，厚而紧密，如花菜状，发酵液中有二氧化碳小气泡上涌，并将一些析出物带至液面。此时发酵液温度每天上升0.5～0.8℃，每天降糖0.3～0.5°P，维持时间1～2d，不需人工降温。

③高泡期：发酵后2～3d，泡沫增高，形成隆起，高达25～30cm，并因发酵液内酒花树脂和蛋白质-单宁复合物开始析出而逐渐变为棕黄色，此时为发酵旺盛期，需要人工降温，但是不能太剧烈，以免酵母过早沉淀，影响发酵。高泡期一般维持2～3d每天降糖1.5°P左右。

④落泡期：发酵5d以后，发酵力逐渐减弱，二氧化碳气泡减少，泡沫回缩，酒内析出物增加，泡沫变为棕褐色。此时应控制液温每天下降0.5℃左右，每天降糖0.5～0.8 °P，落泡期维持2d左右。

⑤泡盖形成期：发酵7～8d后，泡沫回缩，形成泡盖，应即时撇去泡盖，以防沉入发酵液内。此时应大幅度降温，使酵母沉淀。此阶段可发酵性糖已大部分分解，每天降糖0.2～0.4°P。

（3）主发酵技术条件 主发酵技术条件见表4-13。

表4-13 主发酵技术条件

续表

注：例二的特点是适当增加酵母量，提高发酵温度，缩短发酵时间。

2.后发酵

主发酵结束后的发酵液称嫩啤酒，要转入密封的后发酵罐（也称贮酒罐），进行后发酵。后发酵的目的是：残糖继续发酵、促进啤酒风味成熟、增加CO₂的溶解量、促进啤酒的澄清。

后发酵的工艺要求和操作如下所述。

（1）下酒 将嫩啤酒输送到贮酒罐的操作称下酒。下酒方法多用下面下酒法，即发酵液由已灭菌的贮酒罐下部出口处送入。贮酒罐可一次装满，也可分2、3次装满。如是分装，应在1～3d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。如果嫩啤酒含糖过低，不足以进行后发酵，可添加发酵度为20%的起泡酒，促进发酵。

（2）密封升压 下酒满桶后，正常情况下敞口发酵2～3d，以排除啤酒中的生青味物质。以后封罐，罐内二氧化碳气压逐步上升，压力达到50～80kPa时保压，让酒中的二氧化碳逐步饱和。

（3）温度控制 后发酵多控制先高后低的贮酒温度。前期控制3～5℃，而后逐步降温至-1～1℃，降温速度视啤酒的不同类型而定。有些新工艺，前期温度控制范围很大（3～13℃），以保持一定的高温尽快还原双乙酰，促进啤酒成熟。

（4）后发酵时间 淡色啤酒一般贮酒时间较长，浓色啤酒贮酒时间较短；原麦汁浓度高的啤酒较浓度低的啤酒贮酒期长；低温贮酒较高温贮酒的贮酒时间长。

（5）加入添加剂 为了改善啤酒的泡沫、风味和非生物稳定性，可在食品卫生标准允许的范围内，加入适量的添加剂。这些添加剂多在贮酒、滤酒过程中或清酒罐内添加。常用的添加剂见表4-14。

表4-14 后发酵中常用的添加剂

传统发酵技术在20世纪80年代以前被我国啤酒厂普遍采用。随着锥形罐发酵技术的不断发展及迅速普及，目前只有少数中小型啤酒厂还采用此法。

四、啤酒大型发酵罐发酵

采用大容量发酵罐生产啤酒是啤酒工业的发展趋势。早在20世纪20年代德国的工程师就发明了立式圆筒体锥底密封发酵罐，但由于当时的生产规模小而未被引起重视。20世纪50年代，第二次世界大战后各国经济得到迅速发展，啤酒工业也不断发展，啤酒产量骤增，人们纷纷开始研究新的啤酒发酵工艺。经过多年的改进，大型的锥底发酵罐从室内走向室外。我国从20世纪70年代中期开始采用这项技术。由于露天圆筒体锥底发酵罐的容积大、占地少、设备利用率高、投资省，而且便于自动控制，已被啤酒厂普遍采用。

图4-24 立式圆筒体锥底发酵罐的结构

1—顶盖 2—通道支架 3—人孔 4—视镜5—真空阀 6—安全阀 7—自动清洗装置8—罐身 9—冷却夹套 10—冷媒出口11—冷媒进口 12—温度计 13—采样阀14—罐底 15—压力表 16—二氧化碳出口17—压缩空气、洗涤用水进口18—麦汁进口、酵母和啤酒出口

1.圆筒体锥底发酵罐的结构

立式圆筒体锥底发酵罐为耐压容器，通常由不锈钢材料制成，其结构如图4-24所示。罐身为圆筒体，其直径D与圆筒体高度H之比范围较大，一般为1∶（5～6），但罐体不宜过高，特别是在未设酵母离心机的情况下，更不宜过高，否则酵母沉降困难。罐的上部为椭圆形或碟形封头，上部封头设有人孔、安全阀、压力表，二氧化碳排出口，CIP清洗系统入口等。

下部罐底为锥形，锥角为60～80°，有利于酵母的排除，也节约材料。此外，还有洗涤液贮罐、甲醛贮罐、热水贮罐、空气过滤器、二氧化碳回收及处理装置等辅助设备。

2.圆柱锥底发酵罐的特点

（1）底部为锥形，便于生产过程中随时排放沉集于罐底的酵母。

（2）罐身设有冷却装置，便于发酵温度的控制。罐体外设有保温装置，可将罐体置于室外，减少建筑投资，节省占地面积。

（3）采用密闭发酵，便于CO₂洗涤和CO₂回收；既可做发酵罐，也可做贮酒罐。

（4）罐内发酵液由于液体高度而产生CO₂梯度，并通过冷却方位的控制，可使发酵液进行自然对流，罐体越高对流越强。有利于酵母发酵能力的提高和发酵周期的缩短。

（5）发酵罐可采用仪表或微机控制，操作、管理方便。可采用CIP自动清洗系统，清洗方便。

（6）设备容量大，国内采用的罐容一般为100～600m³。

3.立式圆筒体锥底发酵罐的生产方式

锥形罐发酵分为一罐法和两罐法：一罐法发酵是指将传统的主发酵和后发酵（贮酒）阶段都是在一个发酵内完成。这种方法操作简单，在啤酒的发酵过程中不用倒罐，避免了在发酵过程中接触氧气的可能，罐的清洗方便，消耗洗涤水少，省时、节能。目前国内多数厂家都采用一罐法发酵工艺；两罐法发酵又分为两种，一种是主发酵在发酵罐中进行，而后发酵和贮酒阶段在酒罐中完成；另一种是主发酵、后发酵在一个发酵罐中进行，而贮酒阶段在贮酒罐中完成。两罐法比一罐法操作复杂，但贮酒阶段的设备利用率较高，啤酒质量相对来说较高。国内只有极少数厂家采用这种发酵方法。

（1）一罐法发酵工艺 一罐法发酵是指主、后发酵和贮酒成熟全部生产过程在一个罐内完成。具体一罐法的几个关键生产控制点如下所述。

①酵母添加：锥形罐容量较大，麦汁一般需分几次陆续追加满罐。满罐时间一般为12～24h，最好在20h以内。酵母的添加可采用在前一半批次的麦汁中添加酵母，以后批次的麦汁中不再加酵母的方法，也有一次性添加酵母的。酵母接种量要比传统发酵法大些，接种温度一般控制在满罐时较拟定的主发酵温度低2～3℃。添加到发酵罐的酵母应很快与麦汁混合均匀，一般采用边加麦汁边加酵母的方法。

②通风供氧：冷麦汁溶解氧的控制可根据酵母添加量和酵母繁殖情况而定，一般要求混合冷麦汁溶解氧不低于8mg/L即可。

③主发酵温度：各厂采用的主发酵温度是不一样的。多数厂采用低温（6～7℃）接种，前低温（9～10℃）后升温（12～13℃）的发酵工艺，主要是为了既不形成过多的代谢产物，又有利于加速双乙酰的还原。为了加速发酵，缩短酒龄，国际上有提高发酵温度的倾向。

④双乙酰还原：双乙酰还原是啤酒成熟和缩短酒龄的关键。酵母在接近完成主酵时（外观发酵度达60%～65%），其代谢过程已接近尾声，此时提高发酵温度一段时间，不会影响啤酒正常风味物质的含量，而有利于双乙酰的还原。双乙酰还原温度的确定各厂控制不一，一般控制在10～14℃左右，使连二酮浓度降至0.08mg/L以下时，即开始降温。

⑤冷却降温：当双乙酰还原到要求指标时，酒液开始冷却降温。降至5～6℃时，保持24～48h，减压回收酵母。最后再降温至-1～0℃，贮酒7～14d。回收的酵母如可作为下一次发酵用的种子，则需进行处理。回收酵母吸附了较多的苦味物质、单宁、色素等，回收后应通入无菌空气，以排除酵母泥中的CO₂，再以无菌水洗涤数次。回收酵母在低温无菌水中，只能保存2～3d。也可在2～4℃下低温缓慢发酵，以保存酵母。

⑥罐压控制：发酵开始，采用无压发酵；二氧化碳回收时，采用微压（0.01～0.02MPa）；至发酵后期，外观发酵度达70%以上时，封罐，逐渐升压至0.07～0.08MPa，减少由于升温所造成的代谢副产物过多的现象，有利于双乙酰的还原，并使二氧化碳逐渐饱和酒内。图5-5为一例一罐法发酵工艺曲线。

（2）两罐法发酵工艺 两罐法发酵工艺可分为两大类如下所述。

一类是典型的两罐法，当酒液中的双乙酰含量降至0.1mg/L以下，发酵已基本完成，将酒温降至4℃左右，回收酵母后，酒液经过薄板换热器使温度急剧降至0～1℃，进入贮酒罐，此时酒液中酵母细胞数应控制在（2～3）×10⁷个/mL。由于酒液温度较低，酵母数较少，所以进入贮酒罐后释放的热量很少，因此贮酒罐不需要较大的冷却面积。但应注意的是，此时发酵已经结束，再加上已分离酵母，因此在倒罐时应严格隔绝酒液与空气的接触，防止双乙酰的反弹。贮酒时间一般为8～25d。

二类是模拟传统两罐法，在锥形罐发酵至主发酵结束，酒液的真正发酵度达到50%～55%时，降低酒液的温度至4℃左右，开始从锥形罐的底部回收酵母，这时酒液中的酵母细胞浓度要保持在（10～15）×10⁶个/mL。然后将酒液缓慢的倒入贮酒罐中进行。当双乙酰降至规定的范围内后，将罐温迅速降至0～1℃进行贮酒。采用此工艺进行发酵后和后熟需要7～10d，0℃贮酒一般需要8～25d。

【酒文化】

熟啤、生啤、鲜啤、扎啤的区别

（1）熟啤 熟啤酒是指经过巴氏杀菌或瞬时高温灭菌的啤酒，这种啤酒一般不会继续发酵，因此稳定性较好，可长期存放。不过经高温灭菌的啤酒，各种水解酶类失去活性，且色泽、澄清度、口味和营养性方面都发生了变化，甚至失去了啤酒的新鲜口感。

（2）生啤 生啤酒一般不经过巴氏杀菌或瞬时高温灭菌，而采用物理方法除菌来达到一定生物稳定性的啤酒。这类啤酒喝起来比熟啤更加新鲜清爽，不过一般不耐贮藏，应尽快饮用。

（3）鲜啤 鲜啤酒一般不经过巴氏杀菌或瞬时高温灭菌。与生啤不同的是，鲜啤没有经过过滤，因此成品鲜啤允许含有一定量的活酵母菌，这些酵母可以增进食欲，促进胃液分解，加快消化。

（4）扎啤 扎啤是一种鲜啤，但又有别于普通鲜啤。扎啤是一种纯天然、无色素、无防腐剂、不加糖、不加任何香精的优质酒。通常扎啤是直接从生产线上注入全封闭的不锈钢桶中，喝之前只需通过扎啤机注入二氧化碳即可。这种酒避免了与空气的直接接触，因而味道更鲜更纯正。

思考题

填空题

1.简述传统发酵工艺及特点。

2.如何检查主发酵阶段的发酵情况？

3.啤酒后发酵的作用是什么？

4.锥形罐发酵与传统发酵相比，有何优点？

5.试以图说明立式圆筒体锥底发酵罐的结构、特点、操作要点及有关注意事项。