第四章啤酒發(fā)酵

THEFIRSTLESSONOFTHESCHOOLYEAR第四章啤酒發(fā)酵目CONTENTS啤酒發(fā)酵概述酵母的選用與培養(yǎng)發(fā)酵工藝參數(shù)控制發(fā)酵過程中的代謝調(diào)控發(fā)酵異常情況及處理措施啤酒發(fā)酵新技術(shù)與新趨勢錄01啤酒發(fā)酵概述發(fā)酵是一種生物化學(xué)反應(yīng)過程，通過微生物（如酵母菌）在缺氧條件下分解有機(jī)物（如糖類），產(chǎn)生能量和代謝產(chǎn)物（如酒精和二氧化碳）。發(fā)酵定義發(fā)酵在啤酒生產(chǎn)中具有重要意義，它能夠?qū)Ⅺ溠恐械奶穷愞D(zhuǎn)化為酒精和二氧化碳，賦予啤酒獨(dú)特的口感、風(fēng)味和穩(wěn)定性。同時，發(fā)酵過程中產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物和酶也對啤酒的品質(zhì)和風(fēng)味產(chǎn)生影響。發(fā)酵意義發(fā)酵的定義與意義啤酒發(fā)酵的工藝流程原料準(zhǔn)備選擇優(yōu)質(zhì)的麥芽、水和酵母等原料，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆鬯楹吞幚?。糖化將麥芽與水混合，在特定溫度和pH值下進(jìn)行糖化反應(yīng)，將麥芽中的淀粉轉(zhuǎn)化為可發(fā)酵的糖類。過濾將糖化液進(jìn)行過濾，去除固體殘?jiān)玫匠吻宓柠溨?。煮沸與冷卻將麥汁煮沸，進(jìn)行消毒和去除不良風(fēng)味，然后迅速冷卻至發(fā)酵溫度。發(fā)酵在發(fā)酵罐中加入酵母，進(jìn)行主發(fā)酵和后發(fā)酵，將麥汁中的糖類轉(zhuǎn)化為酒精和二氧化碳。成熟與儲存在特定溫度和壓力下進(jìn)行成熟和儲存，使啤酒達(dá)到最佳的口感和風(fēng)味。風(fēng)味物質(zhì)的形成發(fā)酵過程中產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物和酶對啤酒的風(fēng)味產(chǎn)生影響。例如，酯類物質(zhì)賦予啤酒水果香氣，高級醇類物質(zhì)增加啤酒的醇厚感等。糖類的變化在發(fā)酵過程中，酵母菌通過代謝作用將麥汁中的葡萄糖、果糖等單糖轉(zhuǎn)化為酒精和二氧化碳。同時，部分雙糖和多糖也可能被分解為單糖進(jìn)行發(fā)酵。酒精的生成酵母菌通過無氧呼吸作用將糖類分解為酒精和能量。隨著發(fā)酵的進(jìn)行，酒精濃度逐漸升高。二氧化碳的釋放酵母菌在代謝過程中產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w，使啤酒具有碳酸化作用，賦予啤酒清爽的口感和泡沫。發(fā)酵過程中的物質(zhì)變化01酵母的選用與培養(yǎng)上面酵母能在發(fā)酵過程中形成酵母泡沫，發(fā)酵溫度較高，能形成較多的酯類和其他高級醇類，賦予啤酒特殊的香味。下面酵母發(fā)酵溫度較低，發(fā)酵過程平穩(wěn)且產(chǎn)生的熱量少，形成的酯類和其他高級醇類較少，啤酒口味清爽。酵母的種類及特性下面酵母上面酵母

酵母的選用原則啤酒類型不同類型的啤酒需要選用不同的酵母。例如，生產(chǎn)淡色啤酒應(yīng)選用凝聚性好的下面酵母，而生產(chǎn)濃色啤酒可選用上面酵母或下面酵母。酵母性能應(yīng)選用發(fā)酵力高、凝聚性好、抗逆性強(qiáng)以及具有優(yōu)良釀造特性的酵母。風(fēng)味要求根據(jù)啤酒的風(fēng)味要求選擇能產(chǎn)生特定酯類和高級醇類的酵母。將保存于低溫冰箱中的酵母菌種轉(zhuǎn)接于PDA斜面培養(yǎng)基上，在恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)活化。斜面培養(yǎng)將活化后的斜面菌種轉(zhuǎn)接于液體培養(yǎng)基中，在搖床或旋轉(zhuǎn)式培養(yǎng)器中進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)。液體培養(yǎng)將液體培養(yǎng)的酵母按一定比例接種到麥汁中，在發(fā)酵罐中進(jìn)行逐級擴(kuò)大培養(yǎng)，直至達(dá)到生產(chǎn)所需的酵母量。生產(chǎn)擴(kuò)大培養(yǎng)酵母的培養(yǎng)方法與步驟01發(fā)酵工藝參數(shù)控制根據(jù)啤酒風(fēng)格和酵母特性，設(shè)定合適的發(fā)酵溫度，通常在8-20℃之間。發(fā)酵溫度設(shè)定溫度波動控制冷卻系統(tǒng)保持發(fā)酵溫度穩(wěn)定，避免大幅度波動，以確保酵母活性和發(fā)酵效率。采用冷卻系統(tǒng)如冷卻夾套或冷卻盤管，對發(fā)酵罐進(jìn)行降溫，以維持恒定的發(fā)酵溫度。030201溫度控制實(shí)時監(jiān)測發(fā)酵罐內(nèi)壓力變化，確保在安全范圍內(nèi)進(jìn)行發(fā)酵。發(fā)酵壓力監(jiān)測通過調(diào)節(jié)發(fā)酵罐頂部的壓力閥，控制罐內(nèi)壓力，避免過高或過低的壓力對發(fā)酵產(chǎn)生不良影響。壓力調(diào)節(jié)設(shè)置安全閥和爆破片等安全防護(hù)措施，以防止意外超壓對設(shè)備和人員造成傷害。安全防護(hù)壓力控制01定期檢測發(fā)酵液的pH值，以了解酵母代謝和發(fā)酵進(jìn)程。pH值監(jiān)測02根據(jù)檢測結(jié)果，適時添加酸堿調(diào)節(jié)劑，調(diào)整發(fā)酵液的pH值至適宜范圍，保證酵母生長和代謝的正常進(jìn)行。pH值調(diào)節(jié)03詳細(xì)記錄pH值的變化和調(diào)節(jié)措施，以便后續(xù)分析和優(yōu)化發(fā)酵工藝。數(shù)據(jù)記錄pH值控制實(shí)時監(jiān)測發(fā)酵液中的溶氧濃度，以掌握酵母對氧氣的需求和消耗情況。溶氧濃度監(jiān)測在發(fā)酵初期，通過向發(fā)酵罐中通入無菌空氣或純氧，提高溶氧濃度，促進(jìn)酵母生長和繁殖。溶氧補(bǔ)充根據(jù)發(fā)酵進(jìn)程和酵母需求，制定合理的溶氧控制策略，如調(diào)整通氣量、改變通氣方式等，以確保酵母正常代謝和啤酒品質(zhì)的穩(wěn)定。溶氧控制策略溶氧控制01發(fā)酵過程中的代謝調(diào)控麥芽糖的轉(zhuǎn)化麥芽糖是啤酒中的主要糖類之一，酵母菌通過麥芽糖酶將其分解為葡萄糖，然后進(jìn)行糖酵解。糖代謝的調(diào)控機(jī)制酵母菌通過感知環(huán)境中的糖濃度和代謝產(chǎn)物的積累，調(diào)節(jié)相關(guān)酶的活性和基因表達(dá)，從而控制糖代謝的速率和方向。葡萄糖的利用在啤酒發(fā)酵過程中，酵母菌通過糖酵解途徑將葡萄糖分解為丙酮酸，進(jìn)而產(chǎn)生乙醇和二氧化碳。糖代謝調(diào)控123酵母菌可以利用啤酒中的氨基酸作為氮源，通過轉(zhuǎn)氨基作用合成自身所需的氨基酸。氨基酸的利用在氮源不足的情況下，酵母菌可以通過銨離子的同化作用，將其轉(zhuǎn)化為氨基酸或其他含氮化合物。銨離子的同化酵母菌通過感知環(huán)境中的氮源濃度和代謝產(chǎn)物的積累，調(diào)節(jié)相關(guān)酶的活性和基因表達(dá)，從而控制氮代謝的速率和方向。氮代謝的調(diào)控機(jī)制氮代謝調(diào)控脂肪酸的合成酵母菌可以合成自身所需的脂肪酸，用于構(gòu)建細(xì)胞膜和合成其他脂類化合物。脂肪酸的降解在啤酒發(fā)酵過程中，部分脂肪酸可能被酵母菌降解為乙醇和其他代謝產(chǎn)物。脂代謝的調(diào)控機(jī)制酵母菌通過感知環(huán)境中的脂類濃度和代謝產(chǎn)物的積累，調(diào)節(jié)相關(guān)酶的活性和基因表達(dá)，從而控制脂代謝的速率和方向。脂代謝調(diào)控磷酸戊糖途徑該途徑是酵母菌中另一條重要的糖代謝途徑，可以產(chǎn)生大量的還原力和NADPH，用于合成脂肪酸和其他化合物。硫胺素和生物素的合成酵母菌可以合成硫胺素和生物素等維生素類物質(zhì)，這些物質(zhì)對于酵母菌的生長和代謝具有重要作用。其他代謝產(chǎn)物的調(diào)控除了上述代謝產(chǎn)物外，酵母菌還可以產(chǎn)生多種其他代謝產(chǎn)物，如有機(jī)酸、酯類、醛類等。這些代謝產(chǎn)物的產(chǎn)生和積累受到多種因素的影響，包括發(fā)酵條件、原料組成、酵母菌種類等。同時，這些代謝產(chǎn)物也會對啤酒的風(fēng)味、口感和穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。其他代謝調(diào)控01發(fā)酵異常情況及處理措施03營養(yǎng)物質(zhì)不足補(bǔ)充必要的營養(yǎng)物質(zhì)，如糖、氮源等。01溫度異常檢查溫度控制系統(tǒng)，調(diào)整至適宜溫度。02酵母活性不足更換活性更強(qiáng)的酵母，或增加酵母接種量。發(fā)酵停滯細(xì)菌污染嚴(yán)格無菌操作，對污染批次進(jìn)行廢棄處理。野生酵母污染使用純種酵母發(fā)酵，避免野生酵母的混入。其他微生物污染對發(fā)酵液進(jìn)行過濾、除菌處理，確保產(chǎn)品質(zhì)量。發(fā)酵液污染酵母老化調(diào)整發(fā)酵條件，如溫度、pH值等，以減緩酵母自溶速度。發(fā)酵條件不適宜營養(yǎng)物質(zhì)不足補(bǔ)充必要的營養(yǎng)物質(zhì)，以維持酵母正常生長和代謝。定期更換新鮮酵母，避免使用過期或老化酵母。酵母自溶酒體渾濁對發(fā)酵液進(jìn)行過濾、澄清處理，確保產(chǎn)品清澈透明。異味產(chǎn)生檢查原料、設(shè)備是否干凈衛(wèi)生，避免異味物質(zhì)的帶入。同時，對異味物質(zhì)進(jìn)行鑒定和去除處理。泡沫過多降低攪拌速度、減少通氣量或添加消泡劑等措施控制泡沫產(chǎn)生。其他異常情況01啤酒發(fā)酵新技術(shù)與新趨勢通過提高麥汁濃度，增加酵母發(fā)酵底物，從而提高啤酒產(chǎn)量和酒精度。高濃度麥汁發(fā)酵采用高濃度培養(yǎng)基，提高酵母細(xì)胞密度和活性，縮短發(fā)酵周期。高濃度酵母培養(yǎng)通過控制發(fā)酵溫度、pH值、溶氧等條件，優(yōu)化高濃度發(fā)酵過程，提高啤酒品質(zhì)。發(fā)酵過程優(yōu)化高濃度發(fā)酵技術(shù)連續(xù)進(jìn)料01在發(fā)酵過程中連續(xù)添加麥汁，保持酵母持續(xù)發(fā)酵，提高設(shè)備利用率和生產(chǎn)效率。連續(xù)出料02通過控制發(fā)酵液流出速度，實(shí)現(xiàn)啤酒的連續(xù)生產(chǎn)和分離，降低能耗和生產(chǎn)成本。發(fā)酵過程自動化03采用自動化控制系統(tǒng)，實(shí)時監(jiān)測和調(diào)整發(fā)酵參數(shù)，確保連續(xù)發(fā)酵過程的穩(wěn)定性和啤酒品質(zhì)的一致性。連續(xù)發(fā)酵技術(shù)固定化酵母應(yīng)用將固定化酵母應(yīng)用于啤酒發(fā)酵中，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)發(fā)酵、提高啤酒風(fēng)味穩(wěn)定性和縮短發(fā)酵周期等效果。固定化酵母的優(yōu)勢與游離酵母相比，固定化酵母具有更高的耐酒精度、耐高溫性能和重復(fù)使用性能，可降低生產(chǎn)成本和提高啤酒品質(zhì)。酵母固定化方法采用吸附、包埋、交聯(lián)等方法將酵母細(xì)胞固定在載體上，提高酵母的穩(wěn)定性和重復(fù)使用性。固定化酵母技術(shù)借助人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)啤酒發(fā)酵過程的智能化控制和優(yōu)化，提高生產(chǎn)效率和啤