本篇文章給大家談?wù)劇栋l(fā)酵技術(shù)在啤酒釀造中的應(yīng)用》對(duì)應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)，希望對(duì)各位有所幫助。
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啤酒發(fā)展進(jìn)程中涉及的科學(xué)和技術(shù)有哪些？
炎炎夏日，離不開(kāi)冰凍的西瓜、燒烤和冰鎮(zhèn)的啤酒。一杯冰鎮(zhèn)啤酒下肚，酷熱退去，清涼暢爽，身心舒適。那么，我們對(duì)啤酒又有多少了解呢？這里我們就說(shuō)說(shuō)啤酒的故事。
一、啤酒的起源
1.1. 啤酒的發(fā)現(xiàn)及古代進(jìn)程
啤酒是以小麥芽和大麥芽為主要原料，并加啤酒花，經(jīng)過(guò)液態(tài)糊化和糖化，再經(jīng)過(guò)液態(tài)發(fā)酵而釀制成的。歷史上啤酒的出現(xiàn)，與其他由糧食、水果等富含淀粉和糖分的物質(zhì)經(jīng)發(fā)酵而產(chǎn)生含有酒精的液體的出場(chǎng)過(guò)程，幾乎如出一轍。也就是說(shuō)，啤酒的起源可以解釋為幾千年前遠(yuǎn)古人類發(fā)現(xiàn)被水浸泡過(guò)的野生大麥，通過(guò)空氣中的酵母菌發(fā)酵，所產(chǎn)生的一種帶有氣泡的液體。
啤酒真正成為一種飲食文化，還要得益于農(nóng)耕文明的到來(lái)和發(fā)展。農(nóng)耕社會(huì)條件下，富余的糧食才有可能拿來(lái)釀酒。公元前4000年前到公元前3000年前的兩河文明，尤其是蘇美爾文明，在推動(dòng)啤酒的發(fā)展方面起到不可磨滅的作用。在美索不達(dá)米亞平原地區(qū)發(fā)現(xiàn)的大量古代圖案中，就有一幅刻制于公元前4000年的圖案，刻畫(huà)的是兩個(gè)人喝啤酒的場(chǎng)景。
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蘇米爾人在喝啤酒
后來(lái)，蘇美爾文明滅亡，古巴比倫接替了蘇美爾文明，也接管了蘇美爾人的啤酒的釀造技術(shù)，據(jù)說(shuō)那時(shí)古巴比倫人已經(jīng)能釀造20種啤酒了。 當(dāng)然，后來(lái)的古埃及人又把古代啤酒推到了新的高度，發(fā)明了露天放置水促使谷物發(fā)酵的技術(shù)。
1.2. 現(xiàn)代啤酒
公元4世紀(jì)，啤酒釀造技術(shù)從埃及傳到歐洲。自此，歐洲人民就愛(ài)上了這種由麥芽發(fā)酵產(chǎn)生的酒精液體。公元786年，德國(guó)的一個(gè)修道士嘗試把啤酒花用于啤酒生產(chǎn)，使啤酒的質(zhì)量得到了大大改善，保質(zhì)期也得到延長(zhǎng)。不過(guò)，直到15世紀(jì)，才正式將酒花確定為啤酒的香料。而啤酒與啤酒花的結(jié)合，可以視之為現(xiàn)代啤酒的一個(gè)重要起始點(diǎn)。而到了歐洲工業(yè)革命時(shí)期，隨著巴士滅菌法、過(guò)濾裝置等現(xiàn)代工藝的發(fā)現(xiàn)和發(fā)明，現(xiàn)代工藝的啤酒釀造技術(shù)推動(dòng)了啤酒釀造的快速發(fā)展。
1.3. 啤酒在中國(guó)最早歷史
啤酒在中國(guó)是典型的舶來(lái)品，為十九世紀(jì)末引入到中國(guó)。中國(guó)建立最早的啤酒廠是俄羅斯人于1900年在哈爾濱八王子建立的烏盧布列夫斯基啤酒廠，這就是現(xiàn)在哈爾濱啤酒的前身。1903年英國(guó)和德國(guó)商人在青島開(kāi)辦英德釀酒有限公司，生產(chǎn)能力為2000噸，這就是現(xiàn)在青島啤酒廠的前身。
哈爾濱啤酒
二. 啤酒與啤酒花
講到這里，應(yīng)該很多人會(huì)對(duì)啤酒花感興趣，啤酒花是一種多年生攀援草本植物，果穗球果狀，圓錐花序。啤酒花用的就是這種植物的果穗
啤酒發(fā)酵的工藝特點(diǎn)
啤酒發(fā)酵過(guò)程是啤酒酵母在一定的條件下，利用麥汁中的可發(fā)酵性物質(zhì)而進(jìn)行的正常生命活動(dòng)，其代謝的產(chǎn)物就是所要的產(chǎn)品--啤酒。由于酵母類型的不同，發(fā)酵的條件和產(chǎn)品要求、風(fēng)味不同，發(fā)酵的方式也不相同。根據(jù)酵母發(fā)酵類型不同可把啤酒分成上面發(fā)酵啤酒和下面發(fā)酵啤酒。一般可以把啤酒發(fā)酵技術(shù)分為傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)和現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)?，F(xiàn)代發(fā)酵主要有圓柱露天錐形發(fā)酵罐發(fā)酵、連續(xù)發(fā)酵和高濃稀釋發(fā)酵等方式，目前主要采用圓柱露天錐形發(fā)酵罐發(fā)酵。錐形罐發(fā)酵法的特點(diǎn)
（1）底部為錐形便于生產(chǎn)過(guò)程中隨時(shí)排放酵母，要求采用凝聚性酵母。
（2）罐本身具有冷卻裝置，便于發(fā)酵溫度的控制。生產(chǎn)容易控制，發(fā)酵周期縮短，染菌機(jī)會(huì)少，啤酒質(zhì)量穩(wěn)定。
（3）罐體外設(shè)有保溫裝置，可將罐體置于室外，減少建筑投資，節(jié)省占地面積，便于擴(kuò)建。
（4）采用密閉罐，便于CO2洗滌和CO2回收，發(fā)酵也可在一定壓力下進(jìn)行。即可做發(fā)酵罐，也可做貯酒罐，也可將發(fā)酵和貯酒合二為一，稱為一罐發(fā)酵法。
（5）罐內(nèi)發(fā)酵液由于液體高度而產(chǎn)生CO2梯度（即形成密度梯度）。通過(guò)冷卻控制，可使發(fā)酵液進(jìn)行自然對(duì)流，罐體越高對(duì)流越強(qiáng)。由于強(qiáng)烈對(duì)流的存在，酵母發(fā)酵能力提高，發(fā)酵速度加快，發(fā)酵周期縮短。
（6）發(fā)酵罐可采用儀表或微機(jī)控制，操作、管理方便。
（7）錐形罐既適用于下面發(fā)酵，也適用于上面發(fā)酵。
（8）可采用CIP自動(dòng)清洗裝置，清洗方便。
（9）錐形罐加工方便（可在現(xiàn)場(chǎng)就地加工），實(shí)用性強(qiáng)。
（10）設(shè)備容量可根據(jù)生產(chǎn)需要靈活調(diào)整，容量可從20～600m不等，最高可達(dá)1500m。
啤酒發(fā)酵技術(shù)的發(fā)酵技術(shù)
現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)主要包括大容量發(fā)酵罐發(fā)酵法（其中主要是圓柱露天錐形發(fā)酵罐發(fā)酵法）、高濃糖化后稀釋發(fā)酵法、連續(xù)發(fā)酵法等。
（一） 錐形發(fā)酵罐發(fā)酵法
傳統(tǒng)啤酒是在正方形或長(zhǎng)方形的發(fā)酵槽（或池）中進(jìn)行的，設(shè)備體積僅在5～30m，啤酒生產(chǎn)規(guī)模小，生產(chǎn)周期長(zhǎng)。20世紀(jì)50年代以后，由于世界經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，啤酒生產(chǎn)規(guī)模大幅度提高，傳統(tǒng)的發(fā)酵設(shè)備以滿足不了生產(chǎn)的需要，大容量發(fā)酵設(shè)備受到重視。所謂大容量發(fā)酵罐是指發(fā)酵罐的容積與傳統(tǒng)發(fā)酵設(shè)備相比而言。大容量發(fā)酵罐有圓柱錐形發(fā)酵罐、朝日罐、通用罐和球形罐。圓柱錐形發(fā)酵罐是目前世界通用的發(fā)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(dāng)?shù)母叨龋ǜ叨却笥谥睆剑?，罐體設(shè)有冷卻和保溫裝置，為全封閉發(fā)酵罐。圓柱錐形發(fā)酵罐既適用于下面發(fā)酵，也適用于上面發(fā)酵，加工十分方便。德國(guó)釀造師發(fā)明的立式圓柱錐形發(fā)酵罐由于其諸多方面的優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)過(guò)不斷改進(jìn)和發(fā)展，逐步在全世界得到推廣和使用。我國(guó)自20世紀(jì)70年代中期，開(kāi)始采用室外圓柱體錐形底發(fā)酵罐發(fā)酵法（簡(jiǎn)稱錐形罐發(fā)酵法），目前國(guó)內(nèi)啤酒生產(chǎn)幾乎全部采用此發(fā)酵法。
1．錐形罐發(fā)酵法的特點(diǎn)
（1）底部為錐形便于生產(chǎn)過(guò)程中隨時(shí)排放酵母，要求采用凝聚性酵母。
（2）罐本身具有冷卻裝置，便于發(fā)酵溫度的控制。生產(chǎn)容易控制，發(fā)酵周期縮短，染菌機(jī)會(huì)少，啤酒質(zhì)量穩(wěn)定。
（3）罐體外設(shè)有保溫裝置，可將罐體置于室外，減少建筑投資，節(jié)省占地面積，便于擴(kuò)建。
（4）采用密閉罐，便于CO2洗滌和CO2回收，發(fā)酵也可在一定壓力下進(jìn)行。即可做發(fā)酵罐，也可做貯酒罐，也可將發(fā)酵和貯酒合二為一，稱為一罐發(fā)酵法。
（5）罐內(nèi)發(fā)酵液由于液體高度而產(chǎn)生CO2梯度（即形成密度梯度）。通過(guò)冷卻控制，可使發(fā)酵液進(jìn)行自然對(duì)流，罐體越高對(duì)流越強(qiáng)。由于強(qiáng)烈對(duì)流的存在，酵母發(fā)酵能力提高，發(fā)酵速度加快，發(fā)酵周期縮短。
（6）發(fā)酵罐可采用儀表或微機(jī)控制，操作、管理方便。
（7）錐形罐既適用于下面發(fā)酵，也適用于上面發(fā)酵。
（8）可采用CIP自動(dòng)清洗裝置，清洗方便。
（9）錐形罐加工方便（可在現(xiàn)場(chǎng)就地加工），實(shí)用性強(qiáng)。
（10）設(shè)備容量可根據(jù)生產(chǎn)需要靈活調(diào)整，容量可從20～600m不等，最高可達(dá)1500m。
2. 錐形罐工作原理與罐體結(jié)構(gòu)
（1）錐形發(fā)酵罐工作原理
錐形罐發(fā)酵法發(fā)酵周期短、發(fā)酵速度快的原因是由于錐形罐內(nèi)發(fā)酵液的流體力學(xué)特性和現(xiàn)代啤酒發(fā)酵技術(shù)采用的結(jié)果。
接種酵母后，由于酵母的凝聚作用，使得罐底部酵母的細(xì)胞密度增大，導(dǎo)致發(fā)酵速度加快，發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的二氧化碳量增多，同時(shí)由于發(fā)酵液的液柱高度產(chǎn)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(jiàn)表4-3-1），因此罐內(nèi)發(fā)酵液的密度也呈現(xiàn)梯度變化，此外，由于錐形罐體外設(shè)有冷卻裝置，可以人為控制發(fā)酵各階段溫度。在靜壓差、發(fā)酵液密度差、二氧化碳的釋放作用以及罐上部降溫產(chǎn)生的溫差（1～2℃）這些推動(dòng)力的作用下，罐內(nèi)發(fā)酵液產(chǎn)生了強(qiáng)烈的自然對(duì)流，增強(qiáng)了酵母與發(fā)酵液的接觸，促進(jìn)了酵母的代謝，使啤酒發(fā)酵速度大大加快，啤酒發(fā)酵周期顯著縮短。另外，由于提高了接種溫度、啤酒主發(fā)酵溫度、雙乙酰還原溫度和酵母接種量也利于加快酵母的發(fā)酵速度，從而使發(fā)酵能夠快速進(jìn)行。
（2）錐形發(fā)酵罐基本結(jié)構(gòu)
①罐頂部分
罐頂為一圓拱形結(jié)構(gòu)，中央開(kāi)孔用于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(guò)壓閥和壓力傳感器等，罐內(nèi)側(cè)裝有洗滌裝置，也安裝有供罐頂操作的平臺(tái)和通道。
②罐體部分
罐體為圓柱體，是罐的主體部分。發(fā)酵罐的高度取決于圓柱體的直徑與高度。由于罐直徑大耐壓低，一般錐形罐的直徑不超過(guò)6m。罐體的加工比罐頂要容易，罐體外部用于安裝冷卻裝置和保溫層，并留一定的位置安裝測(cè)溫、測(cè)壓元件。罐體部分的冷卻層有各種各樣的形式，如盤(pán)管、米勒扳、夾套式，并分成2～3段，用管道引出與冷卻介質(zhì)進(jìn)管相連，冷卻層外覆以聚氨酯發(fā)泡塑料等保溫材料，保溫層外再包一層鋁合金或不銹鋼板，也有使用彩色鋼板作保護(hù)層。
③圓錐底部分
圓錐底的夾角一般為60ordm;～80ordm;，也有90ordm;～110ordm;，但這多用于大容量的發(fā)酵罐。發(fā)酵罐的圓錐底高度與夾角有關(guān)，夾角越小錐底部分越高。一般罐的錐底高度占總高度的1/4左右，不要超過(guò)1/3。圓錐底的外壁應(yīng)設(shè)冷卻層，以冷卻錐底沉淀的酵母。錐底還應(yīng)安裝進(jìn)出管道、閥門(mén)、視鏡、測(cè)溫、測(cè)壓得傳感元件等。
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(guò)16m，以免引起強(qiáng)烈對(duì)流，影響酵母和凝固物的沉降。制罐材料可用不銹鋼或碳鋼，若使用碳鋼，罐內(nèi)壁必須涂以對(duì)啤酒口味沒(méi)有影響的且無(wú)毒的涂料。發(fā)酵罐工作壓力可根據(jù)罐的工作性質(zhì)確定，一般發(fā)酵罐的工作壓力控制在0.2～0.3MPa。罐內(nèi)壁必須光滑平整，不銹鋼罐內(nèi)壁要進(jìn)行拋光處理，碳鋼罐內(nèi)壁涂料要均勻，無(wú)凹凸面，無(wú)顆粒狀凸起。
（3）錐形發(fā)酵罐主要尺寸的確定
①?gòu)礁弑?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(fā)酵時(shí)自然對(duì)流越強(qiáng)烈，酵母發(fā)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(yīng)為1：2，直徑與柱形部分麥汁高度之比應(yīng)為1：1～1.5。
②罐容量 罐容量越大，麥汁滿罐時(shí)間越長(zhǎng)，發(fā)酵增殖次數(shù)多、時(shí)間長(zhǎng)，會(huì)造成雙乙酰前驅(qū)物質(zhì)形成量增大，雙乙酰產(chǎn)生量大、還原時(shí)間長(zhǎng)。此外，還會(huì)造成出酒、清洗、重新進(jìn)麥汁等非生產(chǎn)時(shí)間延長(zhǎng)，且用冷高峰期峰值高，造成供冷緊張。由于二氧化碳的釋放和泡沫的產(chǎn)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°（不銹鋼罐常用錐角60°，內(nèi)有涂料的鋼罐錐角為75°），以利于酵母的沉降與分離。
④冷卻夾套和冷卻面積 錐形發(fā)酵罐冷卻常采用間接冷卻。國(guó)內(nèi)一般采用半圓管、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(tài)二次冷媒冷卻，國(guó)外多采用換熱片式（爆炸成型）一次性冷媒直接蒸發(fā)式冷卻。一次性冷酶（如液氨蒸發(fā)溫度為－3～－4℃）蒸發(fā)后的壓力為1.0MPa～1.2MPa,對(duì)夾套耐壓性要求較高。由于啤酒冰點(diǎn)溫度一般為－2.0～－2.7℃,為防止啤酒在罐內(nèi)局部結(jié)冰，冷媒溫度應(yīng)在－3℃左右。國(guó)內(nèi)常采用20%～30%的酒精水溶液，或20%丙二醇水溶液作為冷媒。
根據(jù)罐的容量不同，冷卻可采用二段式或三段式。冷卻面積根據(jù)罐體的材料而定，不銹鋼材料一般為0.35～0.4m/m發(fā)酵液，碳鋼罐為0.5～0.62m/m發(fā)酵液。錐底冷卻面積不宜過(guò)大，防止貯酒期啤酒的結(jié)冰。
⑤隔熱層和防護(hù)層 絕熱層材料要求導(dǎo)熱系數(shù)小、體積質(zhì)量低、吸水少、不易燃等特性。常用絕熱材料有聚酰胺樹(shù)脂、自熄式聚苯乙烯塑料、聚氨基甲酸乙酯、膨脹珍珠巖粉和礦渣棉等。絕熱層厚度一般為150～200mm。外保護(hù)層一般采用0.7～1.5mm厚的鋁合金板、馬口鐵板或0.5～0.7mm的不銹鋼板，近來(lái)瓦楞型板比較受歡迎。
⑥罐體的耐壓 發(fā)酵產(chǎn)生一定的二氧化碳形成罐頂壓力（罐壓），應(yīng)設(shè)有二氧化碳調(diào)節(jié)閥，罐頂設(shè)有安全閥。當(dāng)二氧化碳排出、下酒速度過(guò)快、發(fā)酵罐洗滌時(shí)二氧化碳溶解等都會(huì)造成罐內(nèi)出現(xiàn)負(fù)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(nèi)負(fù)壓的產(chǎn)生，造成發(fā)酵罐癟罐。
3．錐形罐發(fā)酵工藝
（1）錐形罐發(fā)酵的組合形式
錐形罐發(fā)酵生產(chǎn)工藝組合形式有以下幾種：
①發(fā)酵－貯酒式 此種方式，兩個(gè)罐要求不一樣，耐壓也不同，對(duì)于現(xiàn)代釀造來(lái)說(shuō)，此方式意義不大。
②發(fā)酵－后處理式 即一個(gè)罐進(jìn)行發(fā)酵，另一個(gè)罐為后熟處理。對(duì)發(fā)酵罐而言，將可發(fā)酵性成分一次完成，基本不保留可發(fā)酵性成分，發(fā)酵產(chǎn)生的CO2全部回收并貯存?zhèn)溆?，然后轉(zhuǎn)入后處理罐進(jìn)行后熟處理。其過(guò)程為將發(fā)酵結(jié)束的發(fā)酵液經(jīng)離心分離，去除酵母和冷凝固物，再經(jīng)薄板換熱器冷卻到貯酒溫度，進(jìn)行1～2天的低溫貯存后開(kāi)始過(guò)濾。
③發(fā)酵-后調(diào)整式 即前一個(gè)發(fā)酵罐類似一罐法進(jìn)行發(fā)酵、貯酒，完成可發(fā)酵性成分的發(fā)酵，回收CO2、回收酵母，進(jìn)行CO2洗滌，經(jīng)適當(dāng)?shù)牡蜏刭A存后，在后調(diào)整罐內(nèi)對(duì)色澤、穩(wěn)定性、CO2含量等指標(biāo)進(jìn)行調(diào)整，再經(jīng)適當(dāng)穩(wěn)定后即可開(kāi)始過(guò)濾操作。
（2）發(fā)酵主要工藝參數(shù)的確定
①發(fā)酵周期
由產(chǎn)品類型、質(zhì)量要求、酵母性能、接種量、發(fā)酵溫度、季節(jié)等確定，一般12～24天。通常，夏季普通啤酒發(fā)酵周期較短，優(yōu)質(zhì)啤酒發(fā)酵周期較長(zhǎng)，淡季發(fā)酵周期適當(dāng)延長(zhǎng)。
②酵母接種量
一般根據(jù)酵母性能、代數(shù)、衰老情況、產(chǎn)品類型等決定。接種量大小由添加酵母后的酵母數(shù)確定。發(fā)酵開(kāi)始時(shí)：10～20×10個(gè)/ml；發(fā)酵旺盛時(shí)：6～7×10個(gè)/ml；排酵母后：6～8×10個(gè)/ml；0℃左右貯酒時(shí)：1.5～3.5×10個(gè)/ml。
③發(fā)酵最高溫度和雙乙酰還原溫度
啤酒旺盛發(fā)酵時(shí)的溫度稱為發(fā)酵最高溫度，一般啤酒發(fā)酵可分為三種類型：低溫發(fā)酵、中溫發(fā)酵和高溫發(fā)酵。低溫發(fā)酵：旺盛發(fā)酵溫度8℃左右；中溫發(fā)酵：旺盛發(fā)酵溫度10～12℃；高溫發(fā)酵：旺盛發(fā)酵溫度15～18℃。國(guó)內(nèi)一般發(fā)酵溫度為：9～12℃。雙乙酰還原溫度是指旺盛發(fā)酵結(jié)束后啤酒后熟階段（主要是消除雙乙酰）時(shí)的溫度，一般雙乙酰還原溫度等于或高于發(fā)酵溫度，這樣既能保證啤酒質(zhì)量又利于縮短發(fā)酵周期。發(fā)酵溫度提高，發(fā)酵周期縮短，但代謝副產(chǎn)物量增加將影響啤酒風(fēng)味且容易染菌；雙乙酰還原溫度增加，啤酒后熟時(shí)間縮短，但容易染菌又不利于酵母沉淀和啤酒澄清。溫度低，發(fā)酵周期延長(zhǎng)。
④罐壓
根據(jù)產(chǎn)品類型、麥汁濃度、發(fā)酵溫度和酵母菌種等的不同確定。一般發(fā)酵時(shí)最高罐壓控制在0.07～0.08MPa。一般最高罐壓為發(fā)酵最高溫度值除以100（單位MPa）。采用帶壓發(fā)酵，可以抑制酵母的增殖，減少由于升溫所造成的代謝副產(chǎn)物過(guò)多的現(xiàn)象，防止產(chǎn)生過(guò)量的高級(jí)醇、酯類，同時(shí)有利于雙乙酰的還原，并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(guān)系為：
CO2（%，m/m）=0.298+0.04p－0.008t
其中 p --罐壓（壓力表讀數(shù)）（MPa）
t --啤酒品溫（℃）
⑤滿罐時(shí)間
從第一批麥汁進(jìn)罐到最后一批麥汁進(jìn)罐所需時(shí)間稱為滿罐時(shí)間。滿罐時(shí)間長(zhǎng)，酵母增殖量大，產(chǎn)生代謝副產(chǎn)物α-乙酰乳酸多，雙乙酰峰值高，一般在12～24h，最好在20h以內(nèi)。
⑥發(fā)酵度
可分為低發(fā)酵度、中發(fā)酵度、高發(fā)酵度和超高發(fā)酵度。對(duì)于淡色啤酒發(fā)酵度的劃分為：低發(fā)酵度啤酒，其真正發(fā)酵度48%～56%；中發(fā)酵度啤酒，其真正發(fā)酵度59%～63%；高發(fā)酵度啤酒，其真正發(fā)酵度65%以上，超高發(fā)酵度啤酒（干啤酒）其真正發(fā)酵度在75%以上。目前國(guó)內(nèi)比較流行發(fā)酵度較高的淡爽性啤酒。
（4）錐形發(fā)酵罐工藝要求
①應(yīng)有效的控制原料質(zhì)量和糖化效果，每批次麥汁組成應(yīng)均勻，如果各批麥汁組成相差太大，將會(huì)影響到酵母的繁殖與發(fā)酵。如10ordm;P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(yīng)與每次糖化的冷麥汁量以及每天的糖化次數(shù)相適應(yīng)，要求在16h內(nèi)裝滿一罐，最多不能超過(guò)24h，進(jìn)罐冷麥汁對(duì)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(jìn)罐的時(shí)間間隔和滿罐的次數(shù)，如果間隔時(shí)間長(zhǎng)次數(shù)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，之后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(yīng)注意避免麥汁染菌。也有采用前幾批麥汁添加酵母，最后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(jù)酵母添加量和酵母繁殖情況而定，一般要求每批冷麥汁應(yīng)按要求充氧，混合冷麥汁溶解氧不低于8mg/L。
⑤控制發(fā)酵溫度應(yīng)保持相對(duì)穩(wěn)定，避免忽高忽低。溫度控制以采用自動(dòng)控制為好。
⑥應(yīng)盡量進(jìn)行CO2回收，以便于進(jìn)行CO2洗滌、補(bǔ)充酒中CO2和以CO2背壓等。
⑦發(fā)酵罐最好采用不銹鋼材料制作，以便于清洗和殺菌，當(dāng)使用碳鋼制作發(fā)酵罐時(shí)，應(yīng)保持涂料層的均勻與牢固，不能出現(xiàn)表面凹凸不平的現(xiàn)象，使用過(guò)程中涂料不能脫落。發(fā)酵罐要裝有高壓噴洗裝置，噴洗壓力應(yīng)控制在0.39～0.49MPa或更高。
（5）操作步驟（一罐法發(fā)酵）
①接種 選擇已培養(yǎng)好的0代酵母或生產(chǎn)中發(fā)酵降糖正常，雙乙酰還原快、微生物指標(biāo)合格的發(fā)酵罐酵母作為種子，后者可采用罐－罐的方式進(jìn)行串種。接種量以滿罐后酵母數(shù)在（1.2～1.5）×10個(gè)/ml為準(zhǔn)。
②滿罐時(shí)間 正常情況下，要求滿罐時(shí)間不超過(guò)24h，擴(kuò)培時(shí)可根據(jù)啟發(fā)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(fā)酵 溫度10℃，普通酒10±0.5℃,優(yōu)質(zhì)酒9±0.5℃，旺季可以升高0.5℃。當(dāng)外觀糖度降至3.8%～4.2%時(shí)可封罐升壓。發(fā)酵罐壓力控制在0.10～0.15MPa。
④雙乙酰還原 主發(fā)酵結(jié)束后，關(guān)閉冷媒升溫至12℃進(jìn)行雙乙酰還原。雙乙酰含量降至0.10mg/L以下時(shí)，開(kāi)始降溫。
⑤降溫 雙乙酰還原結(jié)束后降溫，24h內(nèi)使溫度由12℃降至5℃，停留1天進(jìn)行酵母回收。亦可在12℃發(fā)酵過(guò)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(shí)可在主發(fā)酵結(jié)束后直接回收酵母。
⑥貯酒 回收酵母后，錐形罐繼續(xù)降溫，24h內(nèi)使溫度降至-1℃～-1.5℃，并在此溫度下貯酒。貯酒時(shí)間：淡季7天以上，旺季3天以上。
4．酵母的回收
錐形罐發(fā)酵法酵母的回收方法不同于傳統(tǒng)發(fā)酵，主要區(qū)別有：回收時(shí)間不定，可以在啤酒降溫到6～7℃以后隨時(shí)排放酵母，而傳統(tǒng)發(fā)酵只能在發(fā)酵結(jié)束后才能進(jìn)行；回收的溫度不固定，可以在6～7℃下進(jìn)行，也可以在3～4℃或0～1℃下進(jìn)行；回收的次數(shù)不固定，錐形罐回收酵母可分幾次進(jìn)行，主要是根據(jù)實(shí)際需要多次進(jìn)行回收；回收的方式不同，一般采用酵母回收泵和計(jì)量裝置、加壓與充氧裝置，同時(shí)配備酵母罐且體積較大，可容納幾個(gè)罐回收的酵母（相同或相近代數(shù)）；貯存方式不同，錐形罐一般不進(jìn)行酵母洗滌，貯存溫度可以調(diào)節(jié)，貯存條件較好。
一般情況下，發(fā)酵結(jié)束溫度降到6～7℃以下時(shí)應(yīng)及時(shí)回收酵母。若酵母回收不及時(shí)，錐底的酵母將很快出現(xiàn)自溶。回收酵母前錐底閥門(mén)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（俗稱火堿）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(shù)越多，厭氧菌的污染一般都會(huì)增加，酵母使用代數(shù)最好不要超過(guò)4代。對(duì)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(shí)注意：要緩慢回收，防止酵母在壓力突然降低造成酵母細(xì)胞破裂，最好適當(dāng)備壓；要除去上、下層酵母，回收中層強(qiáng)壯酵母；酵母回收后貯存溫度2～4℃，貯存時(shí)間不要超過(guò)3天。
酵母泥回收后，要及時(shí)添加2～3倍的0.5～2.0℃的無(wú)菌水稀釋，經(jīng)80～100目的酵母篩過(guò)濾除去雜質(zhì)，每天洗滌2～2.5次。
若回收酵母泥污染雜菌可以進(jìn)行酸洗：食用級(jí)磷酸，用無(wú)菌水稀釋至5%（m/m），加入回收的酵母泥中，調(diào)制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(jīng)過(guò)酸洗后，可以殺滅99%以上的細(xì)菌。
酵母使用代數(shù)：有人研究發(fā)現(xiàn)，在同樣的條件下，2代酵母的發(fā)酵周期較長(zhǎng)，但降糖、還原雙乙酰的能力較好；3代酵母在發(fā)酵周期、降糖、還原雙乙酰能力等方面最好，酵母活性最強(qiáng)；4代酵母以后，發(fā)酵周期逐漸延長(zhǎng)，酵母的降糖能力和雙乙酰還原能力也逐漸下降，產(chǎn)品質(zhì)量將變差。
如果麥汁的營(yíng)養(yǎng)豐富（α-氨基氮含量高，大于180mg/L），回收酵母的活性高，而麥汁營(yíng)養(yǎng)缺乏時(shí)，回收的酵母活性很差，對(duì)下一輪發(fā)酵和啤酒質(zhì)量有明顯影響。
回收酵母泥時(shí)用0.01%的美藍(lán)染色測(cè)定酵母死亡率，若死亡率超過(guò)10%就不能再使用，一般回收酵母死亡率應(yīng)在5%以下。
5．CO2的回收
CO2是啤酒生產(chǎn)的重要副產(chǎn)物，根據(jù)理論計(jì)算，每1kg麥芽糖發(fā)酵后可以產(chǎn)生0.514kg的CO2，，每1kg葡萄糖可以產(chǎn)生0.489kg的CO2，實(shí)際發(fā)酵時(shí)前1～2天的CO2不純，不能回收，CO2的實(shí)際回收率僅為理論值的45%～70%。經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)為，啤酒生產(chǎn)過(guò)程中每百升麥汁實(shí)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→干燥→凈化→液化和貯存→氣化→使用
①收集CO2 發(fā)酵1天后，檢查排出CO2的純度為99%～99.5%以上，CO2的壓力為100～150kPa，經(jīng)過(guò)泡沫捕集器和水洗塔除去泡沫和微量酒精及發(fā)酵副產(chǎn)物，不斷送入橡皮氣囊，使CO2回收設(shè)備連續(xù)均衡運(yùn)轉(zhuǎn)。
②洗滌 CO2進(jìn)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(jī)雜質(zhì)。
③壓縮 水洗后的CO2氣體被無(wú)油潤(rùn)滑CO2壓縮機(jī)2級(jí)壓縮。第1級(jí)壓縮到0.3MPa（表壓），冷凝到45℃；第2級(jí)壓縮到1.5～1.8MPa（表壓），冷凝到45℃。
④干燥 經(jīng)過(guò)2級(jí)壓縮后的CO2氣體（約1.8MPa），進(jìn)入1臺(tái)干燥器，器內(nèi)裝有硅膠或分子篩，可以去除CO2中的水蒸汽，防止結(jié)冰。也有把干燥放在凈化操作后。
⑤凈化 經(jīng)過(guò)干燥的CO2，再經(jīng)過(guò)1臺(tái)活性碳過(guò)濾器凈化。器內(nèi)裝有活性炭，清除CO2氣體中的微細(xì)雜質(zhì)和異味。要求2臺(tái)并聯(lián)，其中1臺(tái)再生備用，內(nèi)有電熱裝置，有的用蒸汽再生，要求應(yīng)在37h內(nèi)再生1次。
⑥液化和貯存 CO2氣體被干燥和凈化后，通過(guò)列管式CO2凈化器。列管內(nèi)流動(dòng)的CO2氣體冷凝到－15℃以下時(shí)，轉(zhuǎn)變成－27℃、1.5MPa的液體CO2，進(jìn)入貯罐，列管外流動(dòng)的冷媒R22蒸發(fā)后吸入致冷機(jī)。
⑦氣化 液態(tài)CO2的貯罐壓力為1.45MPa（1.4～1.5之間），通過(guò)蒸汽加熱蒸發(fā)裝置，使液體CO2轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏wCO2，輸送到各個(gè)用氣電。
回收的CO2純度要大于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，殘余氣體的最高含量為0.2%，將CO2溶于不能出現(xiàn)不愉快的味道和氣味。
6．錐形罐的清洗與消毒
在啤酒生產(chǎn)中，衛(wèi)生管理至關(guān)重要。生產(chǎn)環(huán)節(jié)中清洗和消毒殺菌不嚴(yán)格所帶來(lái)的直接后果是：輕度污染使啤酒口感差，保鮮期短，質(zhì)量低劣；嚴(yán)重污染可使啤酒酸敗和報(bào)廢。
（1）發(fā)酵大罐的微生物控制 啤酒發(fā)酵是純粹啤酒酵母發(fā)酵，發(fā)酵過(guò)程中的有害微生物的污染是通過(guò)麥汁冷卻操作、輸送管道、閥門(mén)、接種酵母、發(fā)酵空罐等途徑傳播的，而發(fā)酵空罐則是最大的污染源。因此，必須對(duì)啤酒發(fā)酵罐進(jìn)行洗滌及消毒殺菌。
（2）殺菌劑的選擇 設(shè)備、方法、殺菌劑對(duì)大罐洗滌質(zhì)量起著決定作用，而選擇經(jīng)濟(jì)、高效、安全的消毒殺菌劑則是關(guān)鍵。我國(guó)大多數(shù)啤酒廠所采用的殺菌劑大致有CIO2、雙氧水、過(guò)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-堿水-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(huì)對(duì)啤酒口感帶來(lái)影響。也有采用定期用甲醛洗滌殺菌，但并不安全。
②清水-堿水-清水-殺菌劑（CIO2、過(guò)氧乙酸、雙氧水） 一般認(rèn)為上述三種消毒劑最終分解產(chǎn)物無(wú)毒副作用，洗滌后不必沖洗。采用此種方法的廠家較多，其啤酒質(zhì)量特別是口感、保鮮期會(huì)比第一種方法提高一個(gè)檔次。
③清水-堿水-清水-消毒劑-無(wú)菌水 有的廠家認(rèn)為這種方法對(duì)微生物控制比較安全，又可避免萬(wàn)一消毒劑殘留而帶來(lái)的副作用，但如果無(wú)菌水細(xì)菌控制不合格也會(huì)帶來(lái)大罐重復(fù)污染。
④清水-稀酸-清水-堿水-清水-殺菌劑-無(wú)菌水 此種方法被認(rèn)為是比較理想的洗滌方法。通過(guò)對(duì)長(zhǎng)期使用的大罐內(nèi)壁的檢查，可發(fā)現(xiàn)粘附有由草酸鈣、磷酸鈣和有機(jī)物組成的啤酒石，先用稀酸（磷酸、硝酸、硫酸）除去啤酒石，再進(jìn)行洗滌和消毒殺菌，這樣會(huì)對(duì)啤酒質(zhì)量有利。
（4）其它因素對(duì)大罐洗滌的影響
①CIP系統(tǒng)的設(shè)計(jì):特別是管道角度、洗滌罐的容量及分布、洗滌水的回收方法等，都會(huì)對(duì)洗滌殺菌產(chǎn)生影響。有些采用帶壓回收洗滌水，壓力過(guò)高會(huì)使洗滌水噴射產(chǎn)生阻力而影響洗滌效果。
②洗滌器：當(dāng)前生產(chǎn)的洗滌器種類很多，應(yīng)選擇噴射角度完全，不容易堵塞的萬(wàn)向洗滌器。定期拆開(kāi)大罐頂蓋對(duì)洗滌器進(jìn)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(guò)小，洗滌液噴射無(wú)力，也會(huì)在大罐內(nèi)壁留下死角，洗滌的壓力一般應(yīng)控制在0.25～0.4MPa。
④大罐內(nèi)壁:有的大罐內(nèi)壁采用環(huán)氧樹(shù)脂或T541涂料防腐，使用一段時(shí)間后會(huì)起泡或脫落，如果不及時(shí)檢查維修，就會(huì)在這些死角藏有細(xì)菌而污染啤酒。
⑤洗滌時(shí)間:只要方法正確，設(shè)備正常，一般清水沖洗每次15～20分鐘，堿洗時(shí)間20分鐘，殺菌時(shí)間20～30分鐘，總時(shí)間控制在90～100分鐘是比較理想的。
⑥微檢取樣方法：大罐洗滌完畢后放凈水，關(guān)閉底閥幾分鐘，然后再打開(kāi)，用無(wú)菌試管或無(wú)菌三角瓶，在火焰上取樣作無(wú)菌平皿培養(yǎng)24小時(shí)或厭氧菌培養(yǎng)7天，取樣方法不正確或者培養(yǎng)不嚴(yán)格也會(huì)使微生物測(cè)定不準(zhǔn)確。
關(guān)于《發(fā)酵技術(shù)在啤酒釀造中的應(yīng)用》的介紹到此就結(jié)束了。
