評論(0

啤酒發酵技術

標籤: 暫無標籤

1 啤酒發酵技術 -一、傳統發酵技術

  生產工藝流程:

  充氧冷麥汁→發酵→前發酵→主發酵→后發酵→貯酒→鮮啤酒

  ↑

  菌種

2 啤酒發酵技術 -二、現代發酵技術

  現代發酵技術主要包括大容量發酵罐發酵法(其中主要是圓柱露天錐形發酵罐發酵法)、高濃糖化后稀釋發酵法、連續發酵法等。

  (一)錐形發酵罐發酵法

  
傳統啤酒是在正方形或長方形的發酵槽(或池)中進行的,設備體積僅在5~30m,啤酒生產規模小,生產周期長。20世紀50年代以後,由於世界經濟的快速發展,啤酒生產規模大幅度提高,傳統的發酵設備以滿足不了生產的需要,大容量發酵設備受到重視。所謂大容量發酵罐是指發酵罐的容積與傳統發酵設備相比而言。大容量發酵罐有圓柱錐形發酵罐、朝日罐、通用罐和球形罐。圓柱錐形發酵罐是目前世界通用的發酵罐,該罐主體呈圓柱形,罐頂為圓弧狀,底部為圓錐形,具有相當的高度(高度大於直徑),罐體設有冷卻和保溫裝置,為全封閉發酵罐。圓柱錐形發酵罐既適用於下面發酵,也適用於上面發酵,加工十分方便。德國釀造師發明的立式圓柱錐形發酵罐由於其諸多方面的優點,經過不斷改進和發展,逐步在全世界得到推廣和使用。中國自20世紀70年代中期,開始採用室外圓柱體錐形底發酵罐發酵法(簡稱錐形罐發酵法),目前國內啤酒生產幾乎全部採用此發酵法。

  1.錐形罐發酵法的特點

  (1)底部為錐形便於生產過程中隨時排放酵母,要求採用凝聚性酵母。

  (2)罐本身具有冷卻裝置,便於發酵溫度的控制。生產容易控制,發酵周期縮短,染菌機會少,啤酒質量穩定。

  (3)罐體外設有保溫裝置,可將罐體置於室外,減少建築投資,節省佔地面積,便於擴建。

  (4)採用密閉罐,便於CO2洗滌和CO2回收,發酵也可在一定壓力下進行。即可做發酵罐,也可做貯酒罐,也可將發酵和貯酒合二為一,稱為一罐發酵法。

  (5)罐內發酵液由於液體高度而產生CO2梯度(即形成密度梯度)。通過冷卻控制,可使發酵液進行自然對流,罐體越高對流越強。由於強烈對流的存在,酵母發酵能力提高,發酵速度加快,發酵周期縮短。

  (6)發酵罐可採用儀錶或微機控制,操作、管理方便。

  (7)錐形罐既適用於下面發酵,也適用於上面發酵。

  (8)可採用CIP自動清洗裝置,清洗方便。

  (9)錐形罐加工方便(可在現場就地加工),實用性強。

  (10)設備容量可根據生產需要靈活調整,容量可從20~600m不等,最高可達1500m。

  2.錐形罐工作原理與罐體結構

  (1)錐形發酵罐工作原理

  錐形罐發酵法發酵周期短、發酵速度快的原因是由於錐形罐內發酵液的流體力學特性和現代啤酒發酵技術採用的結果。

  接種酵母后,由於酵母的凝聚作用,使得罐底部酵母的細胞密度增大,導致發酵速度加快,發酵過程中產生的二氧化碳量增多,同時由於發酵液的液柱高度產生的靜壓作用,也使二氧化碳含量隨液層變化呈梯度變化(見表4-3-1),因此罐內發酵液的密度也呈現梯度變化,此外,由於錐形罐體外設有冷卻裝置,可以人為控制發酵各階段溫度。在靜壓差、發酵液密度差、二氧化碳的釋放作用以及罐上部降溫產生的溫差(1~2℃)這些推動力的作用下,罐內發酵液產生了強烈的自然對流,增強了酵母與發酵液的接觸,促進了酵母的代謝,使啤酒發酵速度大大加快,啤酒發酵周期顯著縮短。另外,由於提高了接種溫度、啤酒主發酵溫度、雙乙醯還原溫度和酵母接種量也利於加快酵母的發酵速度,從而使發酵能夠快速進行。

  (2)錐形發酵罐基本結構

  ①罐頂部分

  罐頂為一圓拱形結構,中央開孔用於放置可拆卸的大直徑法蘭,以安裝CO2和CIP管道及其連接件,罐頂還安裝防真空閥、過壓閥和壓力感測器等,罐內側裝有洗滌裝置,也安裝有供罐頂操作的平台和通道。

  ②罐體部分

  罐體為圓柱體,是罐的主體部分。發酵罐的高度取決於圓柱體的直徑與高度。由於罐直徑大耐壓低,一般錐形罐的直徑不超過6m。罐體的加工比罐頂要容易,罐體外部用於安裝冷卻裝置和保溫層,並留一定的位置安裝測溫、測壓元件。罐體部分的冷卻層有各種各樣的形式,如盤管、米勒扳、夾套式,並分成2~3段,用管道引出與冷卻介質進管相連,冷卻層外覆以聚氨酯發泡塑料等保溫材料,保溫層外再包一層鋁合金或不鏽鋼板,也有使用彩色鋼板作保護層。

  ③圓錐底部分

  圓錐底的夾角一般為60º~80º,也有90º~110º,但這多用於大容量的發酵罐。發酵罐的圓錐底高度與夾角有關,夾角越小錐底部分越高。一般罐的錐底高度佔總高度的1/4左右,不要超過1/3。圓錐底的外壁應設冷卻層,以冷卻錐底沉澱的酵母。錐底還應安裝進出管道、閥門、視鏡、測溫、測壓得感測元件等。

  此外,罐的直徑與高度比通常為1:2~1:4,總高度最好不要超過16m,以免引起強烈對流,影響酵母和凝固物的沉降。制罐材料可用不鏽鋼或碳鋼,若使用碳鋼,罐內壁必須塗以對啤酒口味沒有影響的且無毒的塗料。發酵罐工作壓力可根據罐的工作性質確定,一般發酵罐的工作壓力控制在0.2~0.3MPa。罐內壁必須光滑平整,不鏽鋼罐內壁要進行拋光處理,碳鋼罐內壁塗料要均勻,無凹凸面,無顆粒狀凸起。

  (3)錐形發酵罐主要尺寸的確定

  ①徑高比錐形罐呈圓柱錐底形,圓筒體的直徑與高度之比為1:1~4。一般徑高比越大,發酵時自然對流越強烈,酵母發酵速度快,但酵母不容易沉降,啤酒澄清困難。一般直徑與麥汁液位總高度之比應為1:2,直徑與柱形部分麥汁高度之比應為1:1~1.5。

  ②罐容量罐容量越大,麥汁滿罐時間越長,發酵增殖次數多、時間長,會造成雙乙醯前驅物質形成量增大,雙乙醯產生量大、還原時間長。此外,還會造成出酒、清洗、重新進麥汁等非生產時間延長,且用冷高峰期峰值高,造成供冷緊張。由於二氧化碳的釋放和泡沫的產生,罐有效容積一般為罐總量的80%左右。

  ③錐角 一般在60°~90°之間, 常用60°~75°(不鏽鋼罐常用錐角60°,內有塗料的鋼罐錐角為75°),以利於酵母的沉降與分離。

  ④冷卻夾套和冷卻面積錐形發酵罐冷卻常採用間接冷卻。國內一般採用半圓管、槽鋼、弧形管夾套,或米勒板氏夾套在低溫低壓(-3℃、0.03MPa)下用液態二次冷媒冷卻,國外多採用換熱片式(爆炸成型)一次性冷媒直接蒸髮式冷卻。一次性冷酶(如液氨蒸發溫度為-3~-4℃)蒸發后的壓力為1.0MPa~1.2MPa,對夾套耐壓性要求較高。由於啤酒冰點溫度一般為-2.0~-2.7℃,為防止啤酒在罐內局部結冰,冷媒溫度應在-3℃左右。國內常採用20%~30%的酒精水溶液,或20%丙二醇水溶液作為冷媒。

  根據罐的容量不同,冷卻可採用二段式或三段式。冷卻面積根據罐體的材料而定,不鏽鋼材料一般為0.35~0.4m/m發酵液,碳鋼罐為0.5~0.62m/m發酵液。錐底冷卻面積不宜過大,防止貯酒期啤酒的結冰。

  ⑤隔熱層和防護層絕熱層材料要求導熱係數小、體積質量低、吸水少、不易燃等特性。常用絕熱材料有聚醯胺樹脂、自熄式聚苯乙烯塑料、聚氨基甲酸乙酯、膨脹珍珠岩粉和礦渣棉等。絕熱層厚度一般為150~200mm。外保護層一般採用0.7~1.5mm厚的鋁合金板、馬口鐵板或0.5~0.7mm的不鏽鋼板,近來瓦楞型板比較受歡迎。

  ⑥罐體的耐壓發酵產生一定的二氧化碳形成罐頂壓力(罐壓),應設有二氧化碳調節閥,罐頂設有安全閥。當二氧化碳排出、下酒速度過快、發酵罐洗滌時二氧化碳溶解等都會造成罐內出現負壓,因此必須安裝真空閥。下酒前要用二氧化碳或壓縮空氣背壓,避免罐內負壓的產生,造成發酵罐"癟罐"。

  3.錐形罐發酵工藝

  (1)錐形罐發酵的組合形式

  錐形罐發酵生產工藝組合形式有以下幾種:

  ①發酵-貯酒式此種方式,兩個罐要求不一樣,耐壓也不同,對於現代釀造來說,此方式意義不大。

  ②發酵-后處理式即一個罐進行發酵,另一個罐為後熟處理。對發酵罐而言,將可發酵性成分一次完成,基本不保留可發酵性成分,發酵產生的CO2全部回收並貯存備用,然後轉入后處理罐進行后熟處理。其過程為將發酵結束的發酵液經離心分離,去除酵母和冷凝固物,再經薄板換熱器冷卻到貯酒溫度,進行1~2天的低溫貯存后開始過濾。

  ③發酵-后調整式即前一個發酵罐類似一罐法進行發酵、貯酒,完成可發酵性成分的發酵,回收CO2、回收酵母,進行CO2洗滌,經適當的低溫貯存后,在後調整罐內對色澤、穩定性、CO2含量等指標進行調整,再經適當穩定后即可開始過濾操作。

  (2)發酵主要工藝參數的確定

  ①發酵周期

  由產品類型、質量要求、酵母性能、接種量、發酵溫度、季節等確定,一般12~24天。通常,夏季普通啤酒發酵周期較短,優質啤酒發酵周期較長,淡季發酵周期適當延長。

  ②酵母接種量

  一般根據酵母性能、代數、衰老情況、產品類型等決定。接種量大小由添加酵母后的酵母數確定。發酵開始時:10~20×10個/ml;發酵旺盛時:6~7×10個/ml;排酵母后:6~8×10個/ml;0℃左右貯酒時:1.5~3.5×10個/ml。

  ③發酵最高溫度和雙乙醯還原溫度

  啤酒旺盛發酵時的溫度稱為發酵最高溫度,一般啤酒發酵可分為三種類型:低溫發酵、中溫發酵和高溫發酵。低溫發酵:旺盛發酵溫度8℃左右;中溫發酵:旺盛發酵溫度10~12℃;高溫發酵:旺盛發酵溫度15~18℃。國內一般發酵溫度為:9~12℃。雙乙醯還原溫度是指旺盛發酵結束后啤酒後熟階段(主要是消除雙乙醯)時的溫度,一般雙乙醯還原溫度等於或高於發酵溫度,這樣既能保證啤酒質量又利於縮短髮酵周期。發酵溫度提高,發酵周期縮短,但代謝副產物量增加將影響啤酒風味且容易染菌;雙乙醯還原溫度增加,啤酒後熟時間縮短,但容易染菌又不利於酵母沉澱和啤酒澄清。溫度低,發酵周期延長。

  ④罐壓

  根據產品類型、麥汁濃度、發酵溫度和酵母菌種等的不同確定。一般發酵時最高罐壓控制在0.07~0.08MPa。一般最高罐壓為發酵最高溫度值除以100(單位MPa)。採用帶壓發酵,可以抑制酵母的增殖,減少由於升溫所造成的代謝副產物過多的現象,防止產生過量的高級醇、酯類,同時有利於雙乙醯的還原,並可以保證酒中二氧化碳的含量。啤酒中CO2含量和罐壓、溫度的關係為:

  CO2(%,m/m)=0.298+0.04p-0.008t

  其中 p --罐壓(壓力表讀數)(MPa)

  t --啤酒品溫(℃)

  ⑤滿罐時間

  從第一批麥汁進罐到最後一批麥汁進罐所需時間稱為滿罐時間。滿罐時間長,酵母增殖量大,產生代謝副產物α-乙醯乳酸多,雙乙醯峰值高,一般在12~24h,最好在20h以內。

  ⑥發酵度

  可分為低發酵度、中發酵度、高發酵度和超高發酵度。對於淡色啤酒發酵度的劃分為:低發酵度啤酒,其真正發酵度48%~56%;中發酵度啤酒,其真正發酵度59%~63%;高發酵度啤酒,其真正發酵度65%以上,超高發酵度啤酒(干啤酒)其真正發酵度在75%以上。目前國內比較流行發酵度較高的淡爽性啤酒。

  (4)錐形發酵罐工藝要求

  ①應有效的控制原料質量和糖化效果,每批次麥汁組成應均勻,如果各批麥汁組成相差太大,將會影響到酵母的繁殖與發酵。如10ºP麥汁成分要求為:濃度%(m/m)10±0.2,色度(EBC單位)5.0~8.0,pH5.4±0.2,α-氨基氮(mg/L)140~180。

  ②大罐的容量應與每次糖化的冷麥汁量以及每天的糖化次數相適應,要求在16h內裝滿一罐,最多不能超過24h,進罐冷麥汁對熱凝固物要盡量去除,如能盡量分離冷凝固物則更好。

  ③冷麥汁的溫度控制要考慮每次麥汁進罐的時間間隔和滿罐的次數,如果間隔時間長次數多,可以考慮逐批提高麥汁的溫度,也可以考慮前一、二批不加酵母,之後的幾批將全量酵母按一定比例加入,添加比例由小到大,但應注意避免麥汁染菌。也有採用前幾批麥汁添加酵母,最後一批麥汁不加酵母的辦法。

  ④冷麥汁溶解氧的控制可以根據酵母添加量和酵母繁殖情況而定,一般要求每批冷麥汁應按要求充氧,混合冷麥汁溶解氧不低於8mg/L。

  ⑤控制發酵溫度應保持相對穩定,避免忽高忽低。溫度控制以採用自動控制為好。

  ⑥應盡量進行CO2回收,以便於進行CO2洗滌、補充酒中CO2和以CO2背壓等。

  ⑦發酵罐最好採用不鏽鋼材料製作,以便於清洗和殺菌,當使用碳鋼製作發酵罐時,應保持塗料層的均勻與牢固,不能出現表面凹凸不平的現象,使用過程中塗料不能脫落。發酵罐要裝有高壓噴洗裝置,噴洗壓力應控制在0.39~0.49MPa或更高。

  (5)操作步驟一罐法發酵

  ①接種選擇已培養好的0代酵母或生產中發酵降糖正常,雙乙醯還原快、微生物指標合格的發酵罐酵母作為種子,後者可採用罐-罐的方式進行串種。接種量以滿罐后酵母數在(1.2~1.5)×10個/ml為準。

  ②滿罐時間正常情況下,要求滿罐時間不超過24h,擴培時可根據啟發情況而定。滿罐后每隔1天排放一次冷凝固物,共排3次。

  ③主發酵溫度10℃,普通酒10±0.5℃,優質酒9±0.5℃,旺季可以升高0.5℃。當外觀糖度降至3.8%~4.2%時可封罐升壓。發酵罐壓力控制在0.10~0.15MPa。

  ④雙乙醯還原主發酵結束后,關閉冷媒升溫至12℃進行雙乙醯還原。雙乙醯含量降至0.10mg/L以下時,開始降溫。

  ⑤降溫雙乙醯還原結束后降溫,24h內使溫度由12℃降至5℃,停留1天進行酵母回收。亦可在12℃發酵過程中回收酵母,以保證更多的高活性酵母。旺季或酵母不夠用時可在主發酵結束后直接回收酵母。

  ⑥貯酒回收酵母后,錐形罐繼續降溫,24h內使溫度降至-1℃~-1.5℃,並在此溫度下貯酒。貯酒時間:淡季7天以上,旺季3天以上。

  4.酵母的回收

  錐形罐發酵法酵母的回收方法不同於傳統發酵,主要區別有:回收時間不定,可以在啤酒降溫到6~7℃以後隨時排放酵母,而傳統發酵只能在發酵結束后才能進行;回收的溫度不固定,可以在6~7℃下進行,也可以在3~4℃或0~1℃下進行;回收的次數不固定,錐形罐回收酵母可分幾次進行,主要是根據實際需要多次進行回收;回收的方式不同,一般採用酵母回收泵和計量裝置、加壓與充氧裝置,同時配備酵母罐且體積較大,可容納幾個罐回收的酵母(相同或相近代數);貯存方式不同,錐形罐一般不進行酵母洗滌,貯存溫度可以調節,貯存條件較好。

  一般情況下,發酵結束溫度降到6~7℃以下時應及時回收酵母。若酵母回收不及時,錐底的酵母將很快出現"自溶"。回收酵母前錐底閥門要用75%(v/v)的酒精溶液棉球滅菌,回收或添加酵母的管路要定期用85℃的NaOH(俗稱火鹼)溶液洗滌20分鐘;管路每次使用前先通85℃的熱水30分鐘、0.25%的消毒液(H2O2等)10分鐘;管路使用后,先用清水沖洗5分鐘,再用85℃熱水滅菌20分鐘。

  酵母使用代數越多,厭氧菌的污染一般都會增加,酵母使用代數最好不要超過4代。對厭氧菌污染的酵母不要回收,最好做滅菌處理后再排放。

  回收酵母時注意:要緩慢回收,防止酵母在壓力突然降低造成酵母細胞破裂,最好適當備壓;要除去上、下層酵母,回收中層強壯酵母;酵母回收后貯存溫度2~4℃,貯存時間不要超過3天。

  酵母泥回收后,要及時添加2~3倍的0.5~2.0℃的無菌水稀釋,經80~100目的酵母篩過濾除去雜質,每天洗滌2~2.5次。

  若回收酵母泥污染雜菌可以進行酸洗:食用級磷酸,用無菌水稀釋至5%(m/m),加入回收的酵母泥中,調製pH2.2~2.5,攪拌均勻后靜置3h以上,傾去上層酸水即可投入使用。經過酸洗后,可以殺滅99%以上的細菌。

  酵母使用代數:有人研究發現,在同樣的條件下,2代酵母的發酵周期較長,但降糖、還原雙乙醯的能力較好;3代酵母在發酵周期、降糖、還原雙乙醯能力等方面最好,酵母活性最強;4代酵母以後,發酵周期逐漸延長,酵母的降糖能力和雙乙醯還原能力也逐漸下降,產品質量將變差。

  如果麥汁的營養豐富(α-氨基氮含量高,大於180mg/L),回收酵母的活性高,而麥汁營養缺乏時,回收的酵母活性很差,對下一輪發酵和啤酒質量有明顯影響。

  回收酵母泥時用0.01%的美藍染色測定酵母死亡率,若死亡率超過10%就不能再使用,一般回收酵母死亡率應在5%以下。

  5CO2的回收

  CO2是啤酒生產的重要副產物,根據理論計算,每1kg麥芽糖發酵后可以產生0.514kg的CO2,,每1kg葡萄糖可以產生0.489kg的CO2,實際發酵時前1~2天的CO2不純,不能回收,CO2的實際回收率僅為理論值的45%~70%。經驗數據為,啤酒生產過程中每百升麥汁實際可以回收CO2約為2~2.2kg。

  CO2回收和使用工藝流程為:

  CO2收集→洗滌→壓縮→乾燥→凈化→液化和貯存→氣化→使用

  ①收集CO2發酵1天後,檢查排出CO2的純度為99%~99.5%以上,CO2的壓力為100~150kPa,經過泡沫捕集器和水洗塔除去泡沫和微量酒精及發酵副產物,不斷送入橡皮氣囊,使CO2回收設備連續均衡運轉。

  ②洗滌CO2進入水洗塔逆流而上,水則由上噴淋而下。有些還配備高錳酸鉀洗滌器,能除去氣體中的有機雜質。

  ③壓縮水洗后的CO2氣體被無油潤滑CO2壓縮機2級壓縮。第1級壓縮到0.3MPa(表壓),冷凝到45℃;第2級壓縮到1.5~1.8MPa(表壓),冷凝到45℃。

  ④乾燥經過2級壓縮后的CO2氣體(約1.8MPa),進入1台乾燥器,器內裝有硅膠或分子篩,可以去除CO2中的水蒸汽,防止結冰。也有把乾燥放在凈化操作后。

  ⑤凈化經過乾燥的CO2,再經過1台活性碳過濾器凈化。器內裝有活性炭,清除CO2氣體中的微細雜質和異味。要求2台並聯,其中1台再生備用,內有電熱裝置,有的用蒸汽再生,要求應在37h內再生1次。

  ⑥液化和貯存CO2氣體被乾燥和凈化后,通過列管式CO2凈化器。列管內流動的CO2氣體冷凝到-15℃以下時,轉變成-27℃、1.5MPa的液體CO2,進入貯罐,列管外流動的冷媒R22蒸發后吸入致冷機。

  ⑦氣化液態CO2的貯罐壓力為1.45MPa(1.4~1.5之間),通過蒸汽加熱蒸發裝置,使液體CO2轉變為氣體CO2,輸送到各個用氣電。

  回收的CO2純度要大於99.8%(v/v),其中水的的最高含量為0.05%,油的最高含量為5mg/L,硫的最高含量為0.5mg/L,殘餘氣體的最高含量為0.2%,將CO2溶於不能出現不愉快的味道和氣味。

  6.錐形罐的清洗與消毒

  在啤酒生產中,衛生管理至關重要。生產環節中清洗和消毒殺菌不嚴格所帶來的直接後果是:輕度污染使啤酒口感差,保鮮期短,質量低劣;嚴重污染可使啤酒酸敗和報廢。

  (1)發酵大罐的微生物控制啤酒發酵是純粹啤酒酵母發酵,發酵過程中的有害微生物的污染是通過麥汁冷卻操作、輸送管道、閥門、接種酵母、發酵空罐等途徑傳播的,而發酵空罐則是最大的污染源。因此,必須對啤酒發酵罐進行洗滌及消毒殺菌。

  (2)殺菌劑的選擇設備、方法、殺菌劑對大罐洗滌質量起著決定作用,而選擇經濟、高效、安全的消毒殺菌劑則是關鍵。中國大多數啤酒廠所採用的殺菌劑大致有CIO2、雙氧水、過氧乙酸、甲醛等,使用效果最好的是CIO2。

  (3)洗滌方法的選擇

  ①清水-鹼水-清水這種方法是比較原始的洗滌方法,目前在中小型啤酒廠中使用較多,雖然洗滌成本低,但不能充分殺死所有微生物,而且會對啤酒口感帶來影響。也有採用定期用甲醛洗滌殺菌,但並不安全。

  ②清水-鹼水-清水-殺菌劑(CIO2、過氧乙酸、雙氧水) 一般認為上述三種消毒劑最終分解產物無毒副作用,洗滌后不必沖洗。採用此種方法的廠家較多,其啤酒質量特別是口感、保鮮期會比第一種方法提高一個檔次。

  ③清水-鹼水-清水-消毒劑-無菌水 有的廠家認為這種方法對微生物控制比較安全,又可避免萬一消毒劑殘留而帶來的副作用,但如果無菌水細菌控制不合格也會帶來大罐重複污染。

  ④清水-稀酸-清水-鹼水-清水-殺菌劑-無菌水 此種方法被認為是比較理想的洗滌方法。通過對長期使用的大罐內壁的檢查,可發現粘附有由草酸鈣、磷酸鈣和有機物組成的啤酒石,先用稀酸(磷酸、硝酸、硫酸)除去啤酒石,再進行洗滌和消毒殺菌,這樣會對啤酒質量有利。

  (4)其它因素對大罐洗滌的影響

  ①CIP系統的設計:特別是管道角度、洗滌罐的容量及分佈、洗滌水的回收方法等,都會對洗滌殺菌產生影響。有些採用帶壓回收洗滌水,壓力過高會使洗滌水噴射產生阻力而影響洗滌效果。

  ②洗滌器:當前生產的洗滌器種類很多,應選擇噴射角度完全,不容易堵塞的萬向洗滌器。定期拆開大罐頂蓋對洗滌器進行檢查,以免洗滌器因異物而堵塞。

  ③洗滌泵及壓力:如果泵的壓力過小,洗滌液噴射無力,也會在大罐內壁留下死角,洗滌的壓力一般應控制在0.25~0.4MPa。

  ④大罐內壁:有的大罐內壁採用環氧樹脂或T541塗料防腐,使用一段時間後會起泡或脫落,如果不及時檢查維修,就會在這些死角藏有細菌而污染啤酒。

  ⑤洗滌時間:只要方法正確,設備正常,一般清水沖洗每次15~20分鐘,鹼洗時間20分鐘,殺菌時間20~30分鐘,總時間控制在90~100分鐘是比較理想的。

  ⑥微檢取樣方法:大罐洗滌完畢後放凈水,關閉底閥幾分鐘,然後再打開,用無菌試管或無菌三角瓶,在火焰上取樣作無菌平皿培養24小時或厭氧菌培養7天,取樣方法不正確或者培養不嚴格也會使微生物測定不準確。

3 啤酒發酵技術 -三、異常發酵現象和處理方法

  

  1
.發酵液"翻騰"現象(造成酒液澄清慢,過濾困難,質量較差)

  產生的原因:主要是由於冷卻夾套開啟不當,造成上部溫度與工藝曲線偏差1.5~4℃,罐中部溫度更高,引起發酵液強烈對流。另外,壓力不穩,急劇升降也會造成翻騰。

  解決辦法:檢查儀錶是否正常;嚴格控制冷卻溫度,避免上部酒液溫度過高;保持罐內壓力穩定。

  2.發酵罐結冰

  當罐的下部溫度與工藝曲線偏差2℃左右,會使貯酒期罐內溫度達到啤酒的冰點(-1.8~2.3℃),可能導致冷卻帶附近結冰。

  啤酒冰點溫度的經驗計算公式為:

  G =-A×0.42+P×0.04+0.02

  式中 A-啤酒中酒精含量m/m%

  P-原麥汁濃度m/m%

  G-冰點℃

  結冰的原因:儀錶失靈、溫度參數選擇不當、熱電阻安裝位置深度不合適、儀錶精度差、操作不當等。

  解決的辦法:檢查測溫元件及儀錶誤差,特別要檢查鉑電阻是否泄漏,若泄漏應烘烤后石蠟密封或更換;選擇恰當的測溫點位置和熱電阻插入深度;加強工藝管理、及時排放酵母;冷媒液溫度應控制在-2.5~-4℃,不能採用-8℃的冷媒液。

  3.酵母自溶

  原因:當罐下部溫度與中、下部溫度差1.5~5℃以上時,會造成酵母沉降困難和酵母自溶現象。罐底酵母泥溫度過高(16~18℃)、維持時間過長,也會造成酵母自溶,產生酵母味,有時會出現啤酒殺菌后混濁。

  解決的辦法:檢查儀錶是否正常;及時排放酵母泥;冷媒溫度保持-4℃,貯酒期上、中、下溫度保持在-1~1℃之間。

  4.飲用啤酒後"上頭"現象

  原因:一般啤酒中高級醇含量超過120mg/L,異丁醇超過10mg/L,異戊醇含量超過50mg/L時,就會造成飲用啤酒後的"上頭"現象。

  解決辦法:選用高級醇產生量低的酵母菌種;適當提高酵母添加量,減少酵母的增殖量,酵母細胞數以15×10個/ml為宜;控制12°P麥汁α-氨基氮含量在180±200mg/L左右;控制麥汁中溶解氧含量在8~10mg/L;控制好發酵溫度和罐壓。

  5.雙乙醯還原困難

  發酵結束后雙乙醯含量一直偏高達不到要求。

  造成這種現象的原因有:麥汁中α-氨基氮含量偏低,代謝產生的α-乙醯乳酸多,造成雙乙醯峰值高,遲遲降不下來;採取高溫快速發酵,麥汁中可發酵性糖含量高,酵母增殖量大,利於雙乙醯的形成;主發酵後期酵母過早沉降,發酵液中懸浮的酵母數過少,雙乙醯還原能力差;使用的酵母衰老或酵母還原雙乙醯的能力差等。

  解決辦法:控制麥汁中α-氨基氮含量(160~200mg/L),避免過高或過低;適當提高酵母接種量和滿罐溫度,雙乙醯還原溫度適當提高;發酵溫度不宜過高,升溫后採用加壓發酵抑制酵母的增殖;主發酵結束后,降溫幅度不宜太快;採用雙乙醯還原能力強的菌種;添加高泡酒,加快雙乙醯的還原;用CO2洗滌排除雙乙醯;降溫后與其他罐的酒合濾。

  6.雙乙醯回升

  發酵結束后雙乙醯合格,經過低溫貯酒或過濾以後,或經過殺菌雙乙醯的含量增加的現象稱為雙乙醯回升。

  雙乙醯回升的主要原因有:啤酒中雙乙醯前驅物質殘留量高,濾酒後吸氧造成殺菌后雙乙醯超標的回升現象;發酵後期染菌造成雙乙醯回升;過濾后吸氧使酵母再繁殖產生α-乙醯乳酸,經氧化后使雙乙醯含量增加。

  解決辦法:過濾時儘可能減少氧的吸入;過濾后清酒不宜長時間存放,更不能再不滿罐的情況下放置過夜;清酒中添加抗氧化劑如抗壞血酸等或添加葡萄糖氧化酶消除酒中的溶解氧;灌裝機要用二氧化碳背壓;灌酒時用清酒或脫氧水引沫,以保證完全排除瓶頸空氣,避免啤酒吸氧。

  7.發酵中止現象

  發酵液發酵中止即所謂的"不降糖"。

  造成這種現象的原因有:麥芽汁營養不夠,低聚糖含量過高,α-氨基氮不足,酸度過高或過低;酵母凝聚性強,造成早期絮凝沉澱;酵母退化,發生突變導致不降糖;酵母自發突變,產生呼吸缺陷型酵母所致。

  解決辦法:如果是由酵母凝聚性強,造成早期絮凝沉澱所致。可以通過增加麥汁通風量,調整發酵溫度,待糖度降到接近最終發酵度時再降溫以延長高溫期。但會改進酵母的凝聚性能,最好採用分離凝聚性較弱的酵母菌株解決這一現象。如果是因酵母退化,發生突變導致不降糖所致。可以採用更換新的酵母菌種來解決。如果是由酵母自發突變,產生呼吸缺陷型酵母所致。可以從原菌種重新擴培或更換菌種。此外,在麥芽汁製備過程中,要加強蛋白質的水解,適當降低蛋白質分解溫度,並延長蛋白質分解時間;糖化時要適當調整糖化溫度,加強低溫段的水解,保證足夠的糖化時間,並調整好醪液的PH值。

  四、其它啤酒發酵技術

  (一)純生啤酒釀造技術

  純生啤酒是經過嚴格無菌處理(非熱殺菌),確保酒液內沒有任何活體酵母或其他微生物,保質期達六個月到一年,又稱為冷殺菌啤酒。純生啤酒是近幾十年逐步發展起來的一種啤酒新產品,其追求的目標是啤酒口感的新鮮、純正和爽口。由於冷殺菌技術的不斷完善,使純生啤酒的產量日益增加,成為啤酒行業市場競爭的一個熱點之一。可以預計中國今後幾年內純生啤酒將會在啤酒銷售市場佔據重要地位。

  純生啤酒的質量要求:具有"熟啤酒"相同的生物穩定性和非生物穩定性;較長時間內保持啤酒的新鮮程度(風味穩定性);具有較好的香味和口味、以及良好的酒體外觀和泡沫性能;符合規定的理化指標要求。即純生啤酒除了不採用熱殺菌外,其他質量要求與熟啤酒相同。

  純生啤酒生產中存在的主要問題:由於未經熱殺菌,啤酒中蛋白酶A的活性仍然存在,對啤酒的泡沫影響較大,造成啤酒泡沫的泡持性較差。

  純生啤酒的衡量標準:測定啤酒中蔗糖轉化酶的活性。一般經過巴氏殺菌或瞬間殺菌的啤酒蔗糖轉化酶的活性被破壞,測定有無蔗糖轉化酶活性可以判斷是否為純生啤酒。

  1.純生啤酒生產方式

  純生啤酒生產必須做到整個生產過程無菌或得到控制,最後進入到無菌過濾組合系統進行無菌過濾。包括複式深層無菌過濾系統和膜式無菌過濾系統。經過無菌過濾后,要求能基本除去酵母及其它所有微生物營養細胞(無菌過濾LRV≥7),確保純生啤酒的生物穩定性。

  (1)微生物抑製法向酒液中添加無機抑製劑或有機抑製劑(防腐劑),通過抑制微生物繁殖與代謝避免啤酒變質。常用消毒劑有苯甲酸那、山梨酸、曲酸、霉克、乳酸鏈菌肽等。

  (2)紫外殺菌法以紫外線殺滅微生物控制啤酒中少量的微生物。由於紫外線殺菌效果不太理想,且可能對啤酒口味有影響,目前未被採用。

  (3)無菌過濾法這種方法是目前常用的冷殺菌法,經硅藻土過濾機和精濾機過濾后的啤酒,進入無菌過濾組合系統進行無菌過濾。包括複式深層無菌過濾系統和膜式無菌過濾系統。經過無菌過濾后,要求能基本除去酵母及其它所有微生物營養細胞(無菌過濾LRV≥7),才能確保純生啤酒的生物穩定性。

  2.純生啤酒生產基本要求:

  (1)純種釀造的關鍵-啤酒酵母 純生啤酒的生產是純種釀造和有效控制後期污染的有機地結合。任何雜菌的存在都會影響啤酒的質量。

  (2)選擇良好的酒基 經過發酵、后熟的啤酒,應具有良好的質量(包括風味、泡沫、非生物穩定性和滿足理化指標要求)。生產中應認真做到:把好原料關、選好菌種、嚴格生產工藝與操作。

  (3)保證有可靠的無菌生產條件 純生啤酒生產就是在生產過程中有效控制雜菌的結果,而不是通過各種手段處理的結果。生產過程中嚴格控制雜菌是純生啤酒生產的關鍵,無菌過濾和無菌灌裝則是生產的輔助手段。因此,啤酒整個生產全過程要盡量做到沒有或基本沒有雜菌污染,才能保證純生啤酒的質量和減少後期處理的工作負荷量。

  (4)在前道工序嚴格控制微生物污染的基礎上,生產純生啤酒進行的無菌過濾要滿足以下要求:無菌過濾的有效性,對任何微生物除去率要達到要求,並且不會影響啤酒的口味、泡沫等質量要求;選用合理的無菌過濾組合,一般要求應按深層過濾-表面過濾-膜過濾的順序進行組合,其孔徑選擇為:深層過濾1~3微米、表面過濾0.8~1微米、膜過濾0.45~0.65微米。應配置兩組過濾組合,以保證正常生產;具有獨立的CIP和膜再生系統;

  (5)純生啤酒包裝時,要有以下基本要求:包裝容器清洗系統(含瓶、易拉罐、生啤酒桶)應保證清潔、無菌;對灌裝車間,灌裝機可以放在一個密閉的無菌房間內,室內空氣要進行有效的過濾,室內對室外保持正壓,約0.03~0.05kPa;對輸送啤酒瓶的輸送鏈,在未灌裝啤酒、密封以前的部分應使用帶有消毒作用的鏈潤滑劑,同時在灌裝機前的部分輸送鏈應有不斷清洗裝置,確保整個輸送鏈的衛生;生啤酒灌裝線的洗瓶機,應採用單端進出,防止進瓶端的污瓶污染出瓶端的潔凈瓶;洗凈的啤酒瓶在輸送到灌裝機的過程中,要有密閉的防護罩,避免灰塵、飛蟲等的污染。

  3.純生啤酒生產過程中的微生物管理

  (1)釀造無菌水的製備

  處理過程:

  深井水→軟化處理→砂濾器→活性碳過濾器→顆粒捕集過濾器→預過濾器→除菌過濾器

  對於硬度大的水應先進行軟化處理,並去除大顆粒雜質后再進行膜過濾處理。水除菌過濾器使用前要用蒸汽進行殺菌,生產用水的水網應定期進行清洗和消毒。無菌水微生物控制指標:細菌總數≤10個/100ml,酵母菌0個/100ml,厭氧菌0個/100ml。

  (2)無菌空氣的製備

  無菌空氣用於冷麥汁充氧和酵母擴培,無菌空氣過濾處理不當,會對純生啤酒生產中的微生物控制帶來影響,必須加強無菌空氣過濾系統的管理。無菌空氣的製備流程如下:

  壓縮空氣→除油、水和雜粒→預過濾器→除菌過濾器→重點工位除菌分過濾器→無菌空氣

  無菌空氣微生物控制指標:細菌總數≤3個/10分鐘,酵母菌0個/10分鐘,厭氧菌0個/10分鐘。

  (3)無菌CO2的製備

  啤酒釀造過程中清酒CO2的添加、脫氧水的製備、清酒罐背壓等階段均需使用CO2。在純生啤酒生產中也要對CO2進行無菌處理,CO2的回收管路也要定期進行CIP清洗,氣體除菌過濾器每次使用前要進行蒸汽消毒處理。無菌CO2的製備流程如下:

  CO2液化貯罐→加熱氣化→預過濾器→除菌過濾器→分氣點除菌過濾器→無菌CO2 無菌CO2微生物控制指標:細菌總數≤3個/10分鐘,酵母菌0個/10分鐘,厭氧菌0個/10分鐘。

  (4)消毒用蒸汽的處理

  處理的目的是為了除去蒸汽帶入的顆粒,防止除菌濾芯的破壞或堵塞,延長濾芯的使用壽命。蒸汽過濾一般採用不鏽鋼材質、過濾精度在1.0μm的微孔過濾芯。

  (5)過濾操作中的微生物控制

  ①避免發酵液污染雜菌是純生啤酒生產的基礎。

  ②過濾前對酒輸送管路、緩衝罐、過濾機、硅藻土(或珍珠岩)添加罐、清酒罐進行CIP清洗。

  ③過濾系統及清酒罐的取樣閥要定期拆洗,每次操作前進行嚴格清洗。

  ④活動彎頭、管連接、軟管、取樣閥、工具等不使用時要浸泡在消毒液中。

  ⑤硅藻土添加間要獨立分隔,並安裝紫外燈定期殺菌。

  ⑥每次操作后要用0.1%的熱酸清洗,每周對過濾系統用2.0%的熱鹼進行清洗。

  ⑦清酒要求:

  濁度<0.5EBC單位;β-葡聚糖<150mg/L;碘還原反應<0.5。細菌總數≤50個/100ml,酵母菌0個/100ml,厭氧菌0個/100ml。

  (6)清酒的無菌過濾

  由安裝在灌裝壓蓋機前的0.45μm的膜過濾機進行無菌過濾,膜過濾機要有高靈敏度的膜完整性檢測系統。膜過濾機用的冷、熱水,要經過20μm預過濾處理大顆粒后,再供膜過濾機使用。

  (7)無菌灌裝

  ①灌裝間應達到30萬級的潔凈要求,潔凈室的設計、建造以及衛生消毒可以參考醫藥行業的GMP標準。

  ②潔凈室工作人員要穿潔凈服,人數在4人以內。避免人員頻繁進出,人員進出時要進行嚴格消毒。

  ③純生啤酒用啤酒瓶應採用衛生條件好的新瓶(如薄膜包裝的托板瓶);採用適合純生啤酒使用的無菌瓶蓋,瓶蓋貯藏斗應安裝紫外燈消毒。

  ④洗瓶機的末道洗水改用熱水對瓶子進行沖洗,洗瓶機出口端至潔凈室入口的輸瓶系統要安裝隔離罩和紫外燈,並且要對出口端熱消毒1個小時;要使用含有抑菌成分的鏈條潤滑劑和具有抗水、耐酸鹼的軟化劑,對輸送鏈板、接水板、護瓶欄、玻璃罩、鏈條底架部位等要進行消毒。

  ⑤灌裝壓蓋機使用前要對設備表面,入瓶、出瓶處進行清潔,提前打開紫外燈進行空氣消毒。每月定期對灌裝壓蓋機進行酸洗,預防機內結垢。

  4.純生啤酒的生產過程要確保可靠的無菌條件

  嚴格來說,"純生啤酒的生產是在生產過程中有效控制雜菌污染的結果,而不是通過各種手段處理的結果",因而不能單純依靠終端的過濾和相應的其他處理。也就是說,在純生啤酒的生產過程中,最為重要的是必須嚴格控制生產過程的雜菌污染,最後的無菌過濾和無菌灌裝只是輔助手段,依此來保證並提高純生啤酒的質量。為此,要求在啤酒生產的全過程盡量做到沒有或基本沒有雜菌污染。用四平金士百啤酒集團的一句話說,生產純生啤酒,關鍵是打造一個純生環境。為了確保純生啤酒質量和降低後期無菌過濾、無菌包裝的工作負荷,要求雜菌應小於10個/ml。

  (1)啤酒生產過程中雜菌污染的類型:

  ①一次污染和二次污染:

  一次污染是指啤酒生產過程中,從可以被污染的時候開始發生的微生物接觸污染,這種污染危害較大。二次污染是指啤酒經過無菌處理后再次發生的接觸污染,主要發生在清酒和包裝過程。二次污染是生產純生啤酒必須嚴格控制的內容。

  ②交叉污染和累積污染:

  交叉污染是指由於生產設備、生產工具、添加酵母以及其他共用的設施被雜菌污染,消毒滅菌不夠所引發的相互污染。其中,以酵母的污染危害較大。

  累積污染是指在啤酒生產過程中,各個工序不斷發生污染,造成污染程度的累加。這種污染的情況量為嚴重,對啤酒質量的危害性最大。

  ③直接污染和間接污染:

  直接污染是指與產品直接接觸的原輔材料、添加劑、設備、管道和氣源、水源等含有雜菌對產品發生的污染;間接污染是指污染了與產品直接接觸的物品而受到的污染,如人體、環境等。

  (2)生產純生啤酒,還應做好以下幾方面的工作:

  ①首先要做好與產品直接接觸的氣源、水源和其他物料的無菌過濾和消毒滅菌工作,防止產品的直接污染和一次污染。

  ②其次對麥芽汁製備、啤酒發酵、無菌過濾和包裝等生產過程,要分別配置相應的CIP和SIP系統,盡量做到不共用。

  ③生產所使用的容器、管道、閥門等的內壁要經拋光處理。內壁拋光后的Ra應不低於0.8微米,儘可能達到0.5微米。

  ④整個啤酒生產過程要在密閉的、帶正壓的條件下進行,並得到良好的CIP洗滌和有效的SIP消毒滅菌。

  ⑤啤酒製品處於冷狀態下所使用的各種原料、材料、製劑,包括添加酵母,都應嚴格控制無菌條件,確保不發生雜菌的污染。

  ⑥要完善微生物檢測手段,確定相應的微生物檢測點和檢測制度,使用先進的檢測方法和檢測儀器,全程進行有效的微生物監測,確保無菌生產的條件。

  (二)小麥啤酒的生產技術

  小麥啤酒是以小麥芽為主要原料,使用部分麥芽、輔料(大米等),添加酒花,採用上面發酵工藝釀製成的特殊類型的啤酒,其特點是口味清爽、柔和,酒精含量較高,泡沫性能好,類似於國外的白啤酒或上面發酵啤酒。

  1.小麥啤酒的生產形式

  小麥啤酒生產形式有以下三種:

  (1)上面發酵型屬於傳統的愛爾(Ale)啤酒生產方法,用小麥芽、麥芽為原料,按一定的糖化工藝製成麥汁,在較高的溫度下接種上面酵母進行發酵,發酵結束後用撇沫法回收酵母,經適當時間的后熟及貯酒製成,具有愛爾啤酒典型的風味。

  (2)混合發酵型其糖化操作與上面發酵型相同,但同時使用兩種酵母(上面酵母和下面酵母)進行發酵,不過酵母添加的時間不同,即先使用較高的溫度和用上面酵母進行發酵,達到一定的發酵度后,按上面發酵的方式回收酵母,然後轉入貯酒罐。在貯酒罐添加下面酵母進行發酵,經過適當時間的后熟處理即可。

  (3)階段發酵型類似於混合發酵型,即以小麥芽、麥芽製成的麥汁在較高的溫度下添加上面酵母進行上面發酵,待發酵結束後用酵母離心分離機分離掉上面酵母,再經瞬間殺菌除去上面酵母並迅速冷卻到下面酵母發酵溫度,同時添加上述麥汁和下面酵母進行第二次發酵,經后熟處理。國外白啤酒主要採用以上方法生產。

  2.小麥芽的選擇

  一般選擇蛋白質含量低、色度和粘度較低的小麥製成小麥芽。

  (1)小麥芽的溶解度一般低於大麥芽,粗細粉浸出物差值偏高,庫爾巴哈值偏低,蛋白質的溶解不足,糖化時應加強對蛋白質的分解。

  (2)小麥芽沒有粗糙的皮殼,其無水浸出率比大麥芽高約5%。

  (3)小麥芽中花色苷的含量較低,洗糟水溫可以提高到80℃(洗糟水先進行酸化處理)。

  (4)小麥芽糖蛋白含量較高,釀製出的啤酒泡沫性能好,泡沫豐富持久。

  (5)小麥芽由於細胞溶解不足,小麥芽中β-葡聚糖等半纖維素的含量高,製成的麥汁粘度高,易造成麥芽汁過濾困難,糖化時應添加適量的β-葡聚糖酶、戊聚糖酶以降低麥汁粘度,加快過濾的進行。

  (6)小麥芽中蛋白質含量較高,會造成麥汁過濾困難和啤酒的非生物穩定性較差,應盡量選用蛋白質含量較低的小麥品種製備小麥芽。

  (7)麥芽汁過濾盡量採用麥汁壓濾機。

  (8)傳統的小麥啤酒具有明顯的酯香味和酸味,而採用下面酵母低溫發酵釀製出的小麥啤酒風味變化不大。

  (9)小麥啤酒濾酒前添加硅膠可以提高啤酒的澄清度,使啤酒易於過濾。

  4.工藝要求

  (1)加強糖化階段蛋白質的分解 小麥芽的含氮量高與大麥芽,且小麥芽的溶解度低於大麥芽,粉狀粒的比例稍低(80%多),庫爾巴哈值不到40%,必須加強蛋白質的分解。

  (2)小麥啤酒的濁度較高,麥汁煮沸時可以添加麥汁澄清劑(卡拉膠),添加量為20~30mg/100L麥汁,以提高麥汁清亮度,加快麥汁過濾。

  (3)加強麥汁煮沸,煮沸強度應達到9~10%,煮沸pH為5.2~5.4。還可以添加適量的CaCl2,有利於蛋白質的絮凝沉澱。

  (4)採用低溫發酵工藝,升壓后及時排放酵母,減少酵母自溶,進入貯酒期每2天左右排放一次酵母。0℃以下貯酒時間適當長些,以利於蛋白質和蛋白質-多酚物質的西出。

  (5)濾酒時添加蛋白酶如酶清或木瓜蛋白酶等進一步分解蛋白質,添加量應根據小試確定。添加過量會使啤酒口味淡薄,泡沫性能變差,同時也會造成啤酒混濁(因其本身也是蛋白質)。

  (6)過濾前對發酵液快速降溫,使發酵液溫度達到-1℃以下,促進蛋白質的析出。

  (7)過濾前也可以添加適量的食用單寧沉澱蛋白質,添加量一般為20mg/100L啤酒左右,有利於防止啤酒混濁,避免啤酒過濾困難。

  (三)低醇、無醇啤酒的生產技術

  低醇啤酒是指酒精體積分數值低於正常啤酒的特種啤酒,如無醇啤酒、低熱量啤酒等。無醇啤酒是指經正常啤酒生產過程但啤酒的酒精體積分數低於0.5%的特種啤酒。無醇啤酒因其酒精含量很低,故非常適於社交場合飲用,也適於一些不宜飲酒的人群,如女士、司機、運動員、少年、兒童、酒精過敏者等消費人群。據了解,最早由瑞士推出的無醇啤酒,在美、德、英、日等國家已經相繼生產,並已經有了很大的發展。國內燕京等啤酒生產企業已開始採用低溫真空蒸餾技術生產無醇啤酒。

  低醇啤酒的生產關鍵在於要求酒精含量低但啤酒特有風味不能少,其他質量特徵也要保證。

  低醇啤酒的生產工藝大致上可以分為兩類:

  一類是通過控制啤酒發酵過程中酒精產生量處在所要求的標準範圍內,如路氏酵母法,巴氏專利法,高溫糖化法等。目前可以使用經過誘導變異的酵母生產無醇啤酒,其能在發酵過程中還原酒精(轉變為酯或有機酸等)或基本不產生酒精,能使麥汁正常發酵,無不良風味及有害成分產生,發酵成熟的啤酒中酒精體積分數≤0.5%。

  另一類是將正常發酵的啤酒中的酒精通過各種手段去除以達到標準的要求,如減壓蒸發法,反滲透法,透析法等。

  酒精去除法的優點是:

  (1)去除的酒精量可以隨意控制,可以生產無醇啤酒。

  (2)糖化發酵工藝無需變化,只須進行發酵后處理。

  酒精去除法的缺點是:

  (1)需要投入大量的資金購置酒精去除設備。

  (2)需要額外的處理費用和時間。

  (3)處理過程中啤酒風味物質會被損失。

  (4)處理不當易造成二次污染。

  限制發酵法的優點是:

  (1)無須額外的設備投資。

  (2)生產工藝簡單,成本低。

  (3)風味損失少。

  限制發酵法的缺點是:

  (1)糖化或發酵工藝發生變化且工藝控制要求高。

  (2)控制不當會影響啤酒口味和穩定性。

  目前,兩類生產工藝都有使用,採用限制發酵法生產低醇啤酒更為經濟實用,採用低溫真空蒸餾法生產成本較高,而膜技術的應用為高效、節能、環保的無醇啤酒生產開闢新的途徑。

  1.限制發酵法生產低醇啤酒的方法簡介:

  (1) 稀釋法

  將正常濃度的麥汁稀釋到較低的濃度進行發酵,也可以將正常的麥汁發酵后稀釋到所要求的濃度以生產低醇啤酒,這種方法的缺點是:如果稀釋倍數過低,啤酒中的酒精含量達不到要求值。稀釋倍數過高,啤酒風味物質同時也被稀釋掉,造成啤酒口味淡薄。

  (2)低溫浸出糖化法

  麥芽粉碎後用低於60℃的熱水浸泡,由於麥芽中的澱粉在此條件下不會被糊化而分解,也就不會產生可發酵的糖份,浸出液中僅含有少量的麥芽中帶來的糖份。將經過這種糖化方法處理的麥汁進行發酵可產生較低含量的酒精。

  (3)終止發酵法

  當啤酒發酵到所要求的酒精含量時快速降溫,同時將酵母從發酵液中分離出來,使發酵停止。這種工藝生產的啤酒帶有甜味,雙乙醯還原難以徹底。

  (4)巴氏專利法

  此工藝將高濃髮酵和低濃髮酵法巧妙地結合起來,既克服了低濃髮酵法生產的低醇啤酒口味淡薄的缺點,也克服了高濃髮酵法酒精含量偏高的缺點。此法生產的低醇啤酒風味較好,生產工藝簡單易控制。用此工藝可以生產酒精含量從0.9%~2.4%的低醇啤酒。

  (5)廢麥糟法

  將糖化廢麥糟再進行浸泡,加酸分解和蒸煮等處理,生產較低濃度的麥汁,為保證麥汁應有的香味,也可以添加40%~60%低溫浸出法生產的麥汁。這種麥汁發酵產生較低的酒精含量。此工藝的缺點是操作煩瑣。

  (6)路氏酵母法

  採用專門的路氏酵母對正常麥汁進行發酵,由於這種酵母只能發酵麥汁中佔總糖含量15%左右的果糖,葡萄糖和蔗糖,而不能發酵麥芽糖,因此只能產生少量酒精。但缺點是這種工藝生產的低醇啤酒由於含有大量的麥芽糖,啤酒帶有甜味,而且生物穩定性較差。

  (7)高溫糖化法

  通過採用較高的糖化溫度,跳過β-澱粉酶分解澱粉的過程以避免產生大量的麥芽糖,但又使液化徹底以防過多的糊精殘留而影響啤酒穩定性。用此工藝生產的麥汁在發酵過程中酵母只能發酵正常情況25%~30%的糖份,完全可以控制酒精含量在1.5%以下。此工藝的關鍵在糖化的精確控制上。確當的糖化工藝控制完全可以保證啤酒既有合適的發酵度,又有較好的啤酒風味和穩定性。缺點是糖化操作要求較高。

  (8)固定化酵母發酵法

  利用特定酵母固定化到一定載體上,麥汁在5~20h內緩慢流過固定化的酵母柱,通過低溫和調節流速準確監控和調節酒精的形成以生產符合要求的無醇啤酒。在控制酒精形成的同時,發酵副產物和口味物質仍然能產生,生產的無醇啤酒可以達到質量要求,同時酒損低,環保,具有良好的開發潛力。

  2.酒精去除法無醇啤酒方法簡介

  (1)低溫真空蒸發(蒸餾)法

  該方法是以減壓蒸發或蒸餾法將正常發酵好的啤酒中的乙醇蒸發,補加適量水分達到無醇啤酒質量要求;也可將酒精蒸發或蒸餾后,再用一定量的含有低酒精度的啤酒與其混合,使混合后的啤酒風味接近正常啤酒。

  該法要求在低壓(4~20kPa絕對壓力)、低溫(30~55℃)下進行蒸餾,使酒精體積分數將至0.5%以下。採用的方法有真空蒸餾法、真空蒸發法和真空離心蒸發法。其中蒸發法使用效果較好。

  (2)膜分離法

  膜分離法是使啤酒流過由有機或無機材料製成的膜而達到除醇的目的。常用的方法有反滲透法、滲析法。

  反滲透法除醇分三個階段:濃縮、二次過濾和補充。濃縮階段:每百升啤酒經過膜過濾產生2.2L滲出液,殘餘啤酒的酒精含量和濃度升高。二次過濾階段:用完全除鹽水補充啤酒中焙分離的滲出液,直到濃縮液中達到要求的酒精含量為止。補充階段:濃縮液用水補充至原來的啤酒量,酒精含量也降到0.5%以下,同時還需給啤酒補充CO2,因為通過反滲透和補充水,啤酒中CO2含量很低。

  滲析法的膜由薄壁空心纖維製成,其孔徑很小,啤酒中的酒精通過膜向膜的另一邊滲透,而啤酒中的大分子物質被截留下來。隨著滲析過程的進行,滲出液中酒精含量逐步增加,啤酒中的酒精含量逐步減少。當滲出液中酒精用連續真空蒸餾法緩慢去除時,啤酒中的酒精酒能達到要求。

相關評論

同義詞:暫無同義詞