第四章厭氧發酵工藝及設備

第一頁，共五十八頁。第三節啤酒發酵第二頁，共五十八頁。討論

啤酒生產的主要原料?啤酒生產的主要工藝過程?啤酒生產的核心技術?問題第三頁，共五十八頁。一、概述麥芽制造啤酒生產啤酒釀造第四頁，共五十八頁。啤酒釀造麥芽汁制造啤酒發酵啤酒過濾罐裝前發酵后發酵第五頁，共五十八頁。二、啤酒生產的一般工藝流程（一）、麥芽制造原大麥→預處理（清洗、分級）→浸麥→發芽→干燥→貯藏→成品麥芽（二）、啤酒釀造輔料（大米）→粉碎→糊化酒花菌種↓并醪↓↓麥芽→粉粹→糖化→過濾→煮沸→回旋沉淀→麥汁冷卻→充氧→發酵→啤酒過濾→包裝→成品啤酒第六頁，共五十八頁。啤酒釀造的工藝流程圖第七頁，共五十八頁。1.麥芽汁制造第八頁，共五十八頁。第九頁，共五十八頁。2.啤酒發酵第十頁，共五十八頁。3.啤酒的過濾罐裝第十一頁，共五十八頁。第十二頁，共五十八頁。3.啤酒的過濾罐裝第十三頁，共五十八頁。垂直槽垂直濾葉型第十四頁，共五十八頁。3.啤酒的過濾罐裝第十五頁，共五十八頁。3.啤酒的過濾罐裝第十六頁，共五十八頁。3.啤酒的過濾罐裝第十七頁，共五十八頁。三、傳統啤酒發酵第十八頁，共五十八頁。（一）、傳統啤酒發酵工藝傳統的下面發酵，采用“低溫主發酵------低溫后熟”工藝。

主發酵一般在密閉或敞口的主發酵池（槽）中進行，后發酵在密閉的臥式發酵罐內進行。第十九頁，共五十八頁。1.傳統啤酒下面發酵的工藝特點（1）主發酵溫度比較低；

（2）主發酵結束時，大部分酵母沉降在發酵容器底部；

（3）后發酵和貯酒期較長，酒液澄清良好。第二十頁，共五十八頁。2.傳統啤酒下面發酵的工藝流程（1）麥汁接種

①麥汁在接種前通足夠的氧氣；②接種溫度6-7℃；③接種量達到2-3×107個/毫升。第二十一頁，共五十八頁。

①酵母繁殖20h左右，將增殖槽中的麥汁泵入發酵槽內，進行厭氧發酵。

②發酵2～3天左右，溫度升至發酵的最高溫度，進行冷卻，先維持最高溫度2～3天。以后控制發酵溫度逐步回落，主酵結束時，發酵液溫度控制在4.0～4.5℃。

③主發酵最后一天急劇冷卻，使大部分酵母沉降槽底，然后將發酵液送至貯酒罐進行后發酵。（2）主發酵一般工藝過程第二十二頁，共五十八頁。主發酵過程的現象和要求①起泡期入主發酵池4～5h后，在麥汁表面逐漸出現更多的泡沫，泡沫潔白細膩，厚而緊密，如花菜狀。此時發酵液溫度每天上升0.5～0.8℃，每天降糖0.3～0.5oP，維持時間1～2天，不需人工降溫。②高泡期發酵后2～3天，泡沫增高，形成隆起，高達25～30cm，。此時為發酵旺盛期，需要人工降溫，但是不能太劇烈，以免酵母過早沉淀，影響發酵。

第二十三頁，共五十八頁。主發酵過程的現象和要求

③落泡期發酵5天以后，發酵力逐漸減弱，二氧化碳氣泡減少，泡沫回縮。此時應控制液溫每天下降0.5℃左右，每天降糖0.5～0.8oP，落泡期維持2天左右。

④泡蓋形成期發酵7～8天后，泡沫回縮，形成泡蓋。此時應大幅度降溫，使酵母沉淀。第二十四頁，共五十八頁。（3）下酒和后發酵主發酵結束后的發酵液稱嫩啤酒。后發酵的目的：殘糖繼續發酵；促進啤酒風味成熟；增加CO2的溶解量；促進啤酒的澄清。

第二十五頁，共五十八頁。后發酵的工藝要求和操作①下酒將嫩啤酒輸送到貯酒罐的操作稱下酒。多用下面下酒法。貯酒罐可一次裝滿，也可分2、3次裝滿。第二十六頁，共五十八頁。后發酵的工藝要求和操作②密封升壓下酒滿桶后，正常情況下敞口發酵2～3天，以排除啤酒中的生青味物質。以后封罐，罐內二氧化碳氣壓逐步上升，壓力達到50～80kPa時保壓，讓酒中的二氧化碳逐步飽和。第二十七頁，共五十八頁。后發酵的工藝要求和操作③溫度控制后發酵多控制先高后低的貯酒溫度。前期控制3～5℃，而后逐步降溫至-1～1℃。第二十八頁，共五十八頁。④后發酵時間第二十九頁，共五十八頁。⑤貯酒期的控制酒齡：從封罐開始到酒成熟的天數。傳統：60～90d，改進后縮短15～30d。影響因素：酒的成熟度、保質期、酵母、貯酒罐的特點等。第三十頁，共五十八頁。⑥后處理

——后酵和貯酒期間采取的工藝措施可添加一些添加劑等操作，以達到改善啤酒質量、加速啤酒成熟的目的。

⑴高溫雙乙酰還原后快速冷卻法

⑵單寧、蛋白質澄清法

⑶酶制劑法：蛋白酶、果膠酶、葡聚糖酶等

⑷吸附多酚法：聚酰胺樹脂、聚乙烯吡咯烷酮等

⑸還原劑法：VC、SO2類物質

⑹人工充CO2

⑺添加酒花油、異α酸法

⑻添加Zn2＋、低聚糖、藻酸酯法等。

其他方法：后酵的CO2洗滌法、后發酵循環冷處理法等。第三十一頁，共五十八頁。（4）酵母的回收與保存發酵池底部的酵母分三層：上層由落下的泡蓋和最后沉下來的酵母；中層為核心酵母；下層為酒花樹脂、凝固物等顆粒。酵母的回收：采用酵母篩回收酵母，用于下一鍋麥汁接種。酵母保存：低溫保存于酵母盆中。

第三十二頁，共五十八頁。（二）、啤酒發酵設備

近年來，啤酒發酵設備向大型、室外、聯合的方向發展，迄今為止，使用的大型發酵罐容量已達1500噸。大型化的目的是：(1)

由于大型化，使啤酒質量均一化；(2)由于啤酒生產的罐數減少，使生產合理化，降低了主要設備的投資。

第三十三頁，共五十八頁。（1）發酵容器材料的變化。（2）開放式發酵容器向密閉式轉變。啤酒發酵容器的變遷過程第三十四頁，共五十八頁。（3）密閉容器的演變。開放式長方形容器上面加弓形蓋子的密閉發酵槽鋼板、不銹鋼或鋁制的臥式圓筒形發酵罐立式圓筒體錐底發酵罐。目前使用的大型發酵罐主要是立式罐，如奈坦罐、聯合罐、朝日罐等。第三十五頁，共五十八頁。1.前發酵設備

傳統的前發酵槽均置于發酵室內，發酵槽大部分為開口式。（1）材料：①鋼板；②鋼筋混凝土；③用磚砌、外面抹水泥（2）形式：①長方形；②正方形第三十六頁，共五十八頁。（3）特點①前發酵槽的底略有傾斜，利于廢水排出②離槽底10-15cm處，伸出有嫩啤酒放出管③為了維持發酵槽內醪液的低溫，在槽中裝有冷卻蛇管或排管。注意CO2的排放，防止中毒第三十七頁，共五十八頁。第三十八頁，共五十八頁。密閉式發酵槽優點（1）

可回收二氧化碳（2）

減少前發酵室內通風換氣的耗冷量（3）

減少雜菌污染機會。組成在槽內裝置冷卻蛇管在發酵室內配置冷卻供排風系統，或采用空調裝置，使室內維持工藝所要求的溫度和濕度。第三十九頁，共五十八頁。2.后發酵設備主要完成嫩啤酒的繼續發酵，并飽和二氧化碳，促進啤酒的穩定、澄清和成熟。根據工藝要求，貯酒室內要維持比前發酵室更低的溫度，一般要求0-2℃，特殊產品要求達到-2℃左右。后發酵過程殘糖較低，發酵溫和，故槽內一般無須再裝置冷卻蛇管。第四十頁，共五十八頁。

后發酵槽是金屬的圓筒形密閉容器，有臥式和立式兩種。工廠大多數采用臥式。發酵過程中需飽和CO2，后發酵槽應制成耐壓0.1-0.2MPa表壓的容器。后發酵槽槽身裝有人孔、取樣閥、進出啤酒接管、排出二氧化碳接管、壓縮空氣接管、溫度計、壓力表和安全閥等附屬裝置。第四十一頁，共五十八頁。第四十二頁，共五十八頁。四、現代大罐啤酒發酵第四十三頁，共五十八頁。（一）圓柱錐底發酵罐圓柱錐底立式發酵罐(簡稱錐形罐)，已廣泛用于上面或下面發酵啤酒生產。錐形罐可單獨用于前發酵或后發酵，還可以將前、后發酵合并在該罐進行(一罐法)。這種設備的優點：在于能縮短發酵時間，而且具有生產上的靈活性，故能適合于生產各種類型啤酒的要求。第四十四頁，共五十八頁。錐形罐主要部件有罐體、冷卻夾套、保壓裝置、保溫層、錐底人孔、取樣閥、感溫探頭、CIP清洗系統、檢測裝置以及管路等。第四十五頁，共五十八頁。設備特點這種設備一般置于室外。已滅菌的新鮮麥汁與酵母由底部進入罐內；發酵最旺盛時，使用全部冷卻夾套，維持適宜的發酵溫度。冷媒多采用乙二醇或酒精溶液，也可使用氨(直接蒸發)作冷媒；CO2氣體由罐頂排出。罐身和罐蓋上均裝有人孔，罐頂裝有壓力表、安全閥和玻璃視鏡。在罐底裝有凈化的CO2充氣管。罐身裝有取樣管和溫度計接管。設備外部包扎良好的保溫層，以減少冷量損耗。第四十六頁，共五十八頁。優點：（1）是能耗低，采用的管徑小，生產費用可以降低。（2）最終沉積在錐底的酵母，可打開錐底閥門，把酵母排出罐外，部分酵母留作下次待用。第四十七頁，共五十八頁。大型發酵罐的設計罐的耐壓要求熱交換內部清洗

第四十八頁，共五十八頁。罐的耐壓要求考慮CO2的回收。就必須使罐內的CO2維持一定的壓力，所以大罐就成為一個耐壓罐，就有必要設立安全閥。罐的工作壓力根據其不同的發酵工藝而有所不同。若作為前酵和貯酒兩用，就應以貯酒時CO2含量為依據，所需的耐壓程度要稍高于單用于前酵的罐。當壓力達到罐的設計壓力時，安全閥應開始開啟。安全閥最大的工作壓力是設計壓力加10％第四十九頁，共五十八頁。罐內真空罐內真空主要是系列的發酵罐在密閉條件下轉罐或進行內部清洗時造成的。大型發酵罐放料的速度很快造成一定的負壓。罐內留存一部分CO2氣體，在進行清洗時，CO2有被除去的可能，所以也可能造成真空。大型真空發酵罐應設防止真空的裝置。真空安全閥的作用是允許空氣進入罐內，以建立罐內外壓力的平衡。第五十頁，共五十八頁。罐內的對流與熱交換發酵罐中發酵液的對流主要依靠其中CO2的作用。在整個錐形罐的發酵液中形成一個CO2含量的梯度。比重較小的發酵液具有上浮的提升力。而且在發酵時上升的二氧化碳氣泡對周圍的液體具有一種拖曳力。由于拖曳力和提升力結合后所造成的氣體攪拌作用，使罐的內容物得到循環，促進了發酵液的混合相熱交換。冷卻操作時啤酒溫度的變化也會引起罐的內容物的對流循環。第五十一頁，共五十八頁。CIP清洗系統啤酒發酵罐的容量正在逐步增大，這類發酵罐大部分安裝在室外，原來的清洗方法已不適用，必須采用自動化的噴洗裝置。采用較多的是CIP清洗系統。所謂CIP系統，是cleaninplace的簡稱，意即內部清洗系統。第五十二頁，共五十八頁。第五十三頁，共五十八頁。（二）大罐啤酒發酵工藝大罐啤酒發酵工藝可分為：低溫主發酵----高溫后熟；高溫發酵----高溫后熟；帶壓發酵等。1.低溫主發酵----高溫后熟工藝要點①麥汁接種溫度6-7℃，發酵頂溫9℃進行啤酒發酵；②發酵度達到50%左右關閉冷卻，品溫升至12-13℃完成雙乙酰的后熟；③開啟冷卻裝置，-1℃貯酒1周。第五十四頁，共五十八頁。2.高溫發酵----高溫后熟工藝要點①麥汁接種溫度8℃，12-14℃進行啤酒發酵；②在高溫下酵母迅速還原雙乙酰；③將溫度降低到-1℃，貯酒1周時間。第五十五頁，共五十八頁。3.帶壓發酵工藝要點①麥汁接種溫度8℃，10-14℃進行啤酒發酵；②發酵度達到50-55%左右，壓力增加到發酵規定的壓力，維持這個壓力直至后熟結束；③將溫度降低到-1℃，調整罐壓至貯酒工藝要求的壓力，貯酒至少1周。第五十六頁，共五十八頁。1.什么是酒精發酵？2.白酒固態發酵工藝的特點？3.酒精發酵的降溫方法？4.傳統啤酒發酵前發酵的工藝過程？5.現代大罐啤酒發酵工藝？思考題第五十七頁，共五十八頁。內容總結第四章厭氧發酵工藝及設備。(1)

由于大型化