【正文】 應(yīng)。 對熱麥汁吸氧的利弊，釀造師們有不同看法，這里我們就不仔細(xì)討論了。 冷麥汁的充氧 麥汁冷卻至發(fā)酵接種溫度以后，接觸氧，此時氧反應(yīng)微弱，氧在麥汁中呈溶解狀態(tài)，是酵母前期發(fā)酵繁殖必需的。 麥汁中氧氣的溶解量，符合”亨利 道爾頓”定律，氧在麥汁中的溶解度和麥汁氧分壓成正比 ，與麥汁溫度成反比。麥汁浸出物濃度增加，將減少飽和溶氧量，但影響較小。 在 6 OC 以下，空氣通風(fēng) 12OP 麥汁，飽和溶氧量約為 。 冷麥汁通風(fēng)方法 絕大多數(shù)啤酒廠采用壓縮空氣通風(fēng)。即將無菌、無油的壓縮空氣在麥汁冷卻的輸送線路中，通過文丘里管或不銹鋼舌片混合器、肽管混合器，在線上通風(fēng)充氧。 大發(fā)酵罐工藝認(rèn)為若分多批 (4～ 5 批 )進(jìn)罐，冷麥汁通風(fēng)時間取分批進(jìn)罐，冷宜早不宜晚，最后 1～ 2 批進(jìn)罐麥汁不再通風(fēng)。因為通風(fēng)太遲，會延長酵母停滯期，增加雙乙酰，并使罐中泡沫增加，影響罐容積。 大罐分批 麥汁通風(fēng)，應(yīng)根據(jù)分批次數(shù)、間隔時間酵、母類型接、種方法、溫度等調(diào)整。 發(fā)酵 酵母的選擇 啤酒酵母的種類 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 19 上面酵母又稱頂面酵母，多呈圓形，多數(shù)細(xì)胞聚集在一起，發(fā)酵終了，大量酵母細(xì)胞懸浮在液面。 下面酵母又稱地面酵母或貯藏酵母，多呈卵圓形，細(xì)胞較分散，發(fā)酵終了，大部分酵母凝聚而沉淀下來。 表 12 下面啤酒酵母的主要幾個菌種 酵母品種 特點 弗羅貝爾酵母 發(fā)酵度高，沉淀慢而不凝聚 薩士酵母 發(fā)酵度低，凝聚性強，沉淀快 卡爾斯倍酵母 卡爾斯倍一號，發(fā)酵度高，卡爾斯倍二號，發(fā) 酵度低 776 號酵母 發(fā)酵力強，適用于添加非發(fā)芽谷類原料的啤酒 U 酵母又名多特蒙德酵母 發(fā)酵力和凝聚性都很好，發(fā)酵度很高 本設(shè)計酵母的選擇 上面發(fā)酵和下面發(fā)酵所采用的酵母都屬于同一個種 — 啤酒酵母，但兩者發(fā)酵工藝不同，下面發(fā)酵發(fā)酵溫度較低，發(fā)酵周期較長，而上面發(fā)酵溫度較高，所以發(fā)酵時間較下面發(fā)酵短，下面發(fā)酵過程可明顯劃分為主發(fā)酵和后發(fā)酵兩個階段，而上面發(fā)酵大都只有一個階段 — 主發(fā)酵，下面發(fā)酵回收酵母容易，而上面發(fā)酵則比較困難。 下面發(fā)酵的工藝特點是： （ 1）采用下面酵母，發(fā)酵進(jìn)程比較緩慢，發(fā) 酵的代謝副產(chǎn)物相對較少。主發(fā)酵完畢后，大部分酵母沉降發(fā)酵容器底部。 （ 2）下面發(fā)酵啤酒的 C02飽和穩(wěn)定，酒的泡沫細(xì)微，風(fēng)味柔和，保存期較長。 上面發(fā)酵工藝的特點 : （ 1）發(fā)酵結(jié)束后，酵母成緊密的一層浮在液面上 . （ 2）上面發(fā)酵在發(fā)酵過程中通風(fēng)時間長，目的是使酵母分散懸浮在發(fā)酵液中，對凝集性強的酵母，通風(fēng)尤屬必要。 （ 3）上面發(fā)酵釀制的啤酒成熟快，設(shè)備周轉(zhuǎn)快，啤酒有獨特的風(fēng)味，但保存期短。 （ 4）上面發(fā)酵一般不采用后發(fā)酵，主發(fā)酵的發(fā)酵度接近最終發(fā)酵度。分離酵母后，加膠處理，貯藏澄清一階段，采用人工充二氧化碳， 使達(dá)飽和。 （ 5）上面發(fā)酵釀制的啤酒成熟快，設(shè)備周轉(zhuǎn)快，啤酒有獨特的風(fēng)味，但保存期短。 2 黑色啤酒生產(chǎn)工藝與選擇 20 現(xiàn)在，只有美國、德國、英國等少數(shù)幾個國家還保留上面發(fā)酵法，如今，下面發(fā)酵法生產(chǎn)啤酒產(chǎn)量在 90%以上，我國啤酒廠幾乎都采用下面發(fā)酵方法，因此，本設(shè)計選用下面啤酒酵母 ， 本次設(shè)計選用卡爾斯貝酵母。 啤酒酵母的絮凝 啤酒酵母的絮凝特性是重要的生產(chǎn)特性，它會影響酵母的回收再利用于發(fā)酵的可能，影響發(fā)酵速率和發(fā)酵度，影響啤酒過濾方法的啤酒風(fēng)味。酵母細(xì)胞不同的絮凝能力受到其自身的基因和外界作用影響，金屬離子對凝聚作用的 影響極大，凝聚作用的強度還依賴于基質(zhì)的離子濃度，尤其是鈣離子含量達(dá)到 30mg/l 以上時的促凝作用相當(dāng)顯著，其他二價離子也能促凝，但是單價離子會因“反離子效應(yīng)”對其產(chǎn)生抑制作用。 啤酒酵母的擴大培養(yǎng) 啤酒酵母純正與否，對啤酒發(fā)酵和啤酒質(zhì)量的影響很大。啤酒工廠生產(chǎn)使用的酵母由保存的純種酵母，經(jīng)過擴大培養(yǎng)，達(dá)到一定數(shù)量后，供生產(chǎn)現(xiàn)場使用。每個啤酒廠都應(yīng)保存適合本廠使用的純種酵母，以保證生產(chǎn)的啤酒具有穩(wěn)定的風(fēng)格和特性。 啤酒酵母擴大培養(yǎng)的順序如下： 斜面試管（原菌種）→富氏瓶或試管培養(yǎng)→巴氏瓶或 三角瓶培養(yǎng)→卡氏罐培養(yǎng)→漢生罐培養(yǎng)→酵母擴大培養(yǎng)罐→酵母繁殖罐→發(fā)酵罐。 以上從斜面試管到卡氏罐培養(yǎng)為實驗室擴大培養(yǎng)階段；漢生罐以后為生產(chǎn)現(xiàn)場擴大培養(yǎng)階段。 接種量 表 21 不同麥汁濃度的酵母添加量 麥汁濃度 酵母泥添加量 7～ 9 ～ 10～ 12 ～ 13～ 15 ～ 16～ 20 ～ 由上表可知，本次設(shè)計為 12176。P 濃色啤酒，所以酵母泥添加量應(yīng)為 ~。 發(fā)酵方法的選擇 啤酒發(fā)酵型式有 :圓筒體錐底發(fā)酵罐（我 國常稱錐形罐）、塔式發(fā)酵罐、聯(lián)合發(fā)酵罐等。我國在 70 年代，某些啤酒廠先后采用室外圓筒體錐底發(fā)酵罐?，F(xiàn)在，這種發(fā)酵四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 21 方法幾乎已經(jīng)遍及全國的大、中型啤酒廠，慢慢的取代了傳統(tǒng)的冷藏庫內(nèi)的傳統(tǒng)發(fā)酵。 發(fā)酵的最大特點在于大型化，有不同的容積。 發(fā)酵方法分類 單釀罐發(fā)酵 :前發(fā)酵、主發(fā)酵、后發(fā)酵、貯酒全部在一個罐中 ①前、主發(fā)酵在發(fā)酵罐，后發(fā)酵和貯酒在貯酒罐 兩罐法發(fā)酵 ②前、主、后發(fā)酵在發(fā)酵罐，貯酒在另一貯酒罐 圖 13 發(fā)酵方法分類 在大、中型啤酒廠用 發(fā)酵是必然趨勢，本設(shè)計選擇 發(fā)酵兩罐法發(fā)酵。 圓柱錐底發(fā)酵罐的優(yōu)點 （ 1）加速發(fā)酵 由于發(fā)酵基質(zhì)（麥汁）和酵母對流獲得強化，可加速發(fā)酵。 （ 2）廠房投資節(jié)省 發(fā)酵可以大部分或全部在戶外，而且罐數(shù)、罐總?cè)莘e減少 ，廠房投資節(jié)省。 （ 3）冷耗節(jié)省 發(fā)酵冷卻是直接冷卻發(fā)酵罐和酒液，而且冷卻介質(zhì)在強制循環(huán)下，傳熱系數(shù)高。 （ 4）發(fā)酵罐清洗、消毒 發(fā)酵可依賴于 CIP 自動程序清洗消毒，工藝衛(wèi)生更易得到保證。 （ 5）該罐具有錐底，主發(fā)酵后回收酵母方便。可采用 CIP 自動清洗裝置，清洗方便。 （ 6）發(fā)酵罐可采用儀表或微機控制，操作、管理方便。 啤酒的過濾與分離 過濾的目的： （ 1）除去酒中的懸浮物，改善啤酒外觀。 （ 2）除去或減少多酚物質(zhì)和蛋白質(zhì)等，提高啤酒非生物穩(wěn)定性。 （ 3）除去酵母和細(xì)菌等微生物， 提高啤酒生物穩(wěn)定性。 啤酒過濾操作原則是：產(chǎn)量大，質(zhì)量高，損失小，勞動條件好， CO2損失小，不易污染，不影響風(fēng)味，啤酒不吸氧。實際上不論任何方法要達(dá)到十全十美的效果都是很困難的。 2 黑色啤酒生產(chǎn)工藝與選擇 22 啤酒過濾的主要方法有棉餅過濾法、硅藻土過濾法、板式過濾機、微孔薄膜過濾法、離心機分離法?，F(xiàn)在普遍使用的是過濾設(shè)備是硅藻土過濾機、紙板過濾機和無菌膜過濾機。硅藻土過濾機作為啤酒的粗濾，紙板過濾機作為啤酒的精濾，無菌膜過濾機主要用于生產(chǎn)純生啤酒。硅藻土過濾機主要有板框式、燭式、加壓葉片式三種，本設(shè)計采用板框式硅藻土過濾機。 啤 酒的包裝和滅菌 啤酒的包裝 過濾完畢的啤酒，在清酒罐低溫存放準(zhǔn)備包裝，通常同一批酒應(yīng)在 24h 內(nèi)包裝完畢，包裝容器可分為瓶裝、罐裝和桶裝。瓶裝產(chǎn)品比重最大。桶裝較古老，目前世界很流行，主要是鮮啤酒罐裝；罐裝雖然容器成本高，由于節(jié)省包裝容器的運費，省去貼標(biāo)簽，降低滅菌蒸汽量，便于旅游攜帶，所以現(xiàn)在很受人們的歡迎。 其工藝過程如下圖所示 : 玻瓶→卸箱機→ 選 瓶→洗瓶機→檢驗→灌酒機灌酒→壓蓋→檢驗→殺菌機→檢驗→標(biāo)機→噴碼→檢驗→裝箱機→成品 圖 14 啤酒包裝工藝流程 空瓶的洗滌：新舊瓶均需洗滌，回收 瓶還須經(jīng)挑洗，回收瓶一般不裝出口酒或優(yōu)質(zhì)酒。洗滌劑要求無毒性，排污水必須經(jīng)過嚴(yán)格處理。 啤酒的滅菌 主要采取巴式滅菌，其要求如下： 滅菌用水應(yīng)盡可能用低硬度水，以防止鈣鎂鹽沉積噴咀。必要時水中可添加多價絡(luò)合劑，如聚磷酸鹽，用量為 5～ 10mg/L。 為防止破瓶中的酒液降低殺菌水的 pH，以致腐蝕瓶蓋，可在水中加適量堿液，降低酸度，使 pH 保持 . 巴氏殺菌值應(yīng)控制在 25～ 35PU 之間，要求殺菌溫度 62～ 63℃，殺菌 總時間 50～60min。殺菌值小于 25PU，殺菌強度不夠，將可能引起啤酒生物性混濁；殺菌值大于35PU，殺菌過度，將可能產(chǎn)生熱混濁現(xiàn)象。生產(chǎn)中常由于不夠重視衛(wèi)生管理工作，試圖通過提高殺菌溫度或延長殺菌時間來獲得徹底的滅菌效果。這將不利于提高啤酒非生物穩(wěn)定性。 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 23 黑色啤酒的穩(wěn)定性 黑色啤酒的生物穩(wěn)定性 啤酒是由啤酒酵母發(fā)酵，后經(jīng)過濾得到的產(chǎn)品。經(jīng)過一般過濾的成品啤酒中或多或少存在培養(yǎng)酵母和其他細(xì)菌、野生酵母等，由于存在數(shù)量少（ 102～ 103個 /ml），啤酒還是澄清、透明的。若在啤酒保存期中， 這些微生物繁殖到 104105個 /ml 以上，啤酒就會發(fā)生口味的惡化，變成渾濁和有沉淀物，此時啤酒就稱“生物穩(wěn)定性破壞”或“生物混濁”。 黑色啤酒的非生物穩(wěn)定性 經(jīng)過過濾澄清透明的啤酒并不是“真溶液”，而是膠體溶液，它還含有顆粒直徑大于 103μ m 的大 分子物質(zhì)，如糊精、 β葡聚糖、蛋白質(zhì)和它的分解產(chǎn)物多肽、多酚、酒花樹脂，還有少量的酵母等生物。 這些膠體物質(zhì)，在 O光線和振動及保存時會發(fā)生一系列變化 化合、凝聚等使膠體溶液 穩(wěn)定性破壞，形成混濁至沉淀。啤酒的澄清、透明是暫時的，有時間限制的，而渾濁 、沉淀終究將會發(fā)生，啤酒之間的差別，僅僅在于穩(wěn)定時間的長短。 啤酒生產(chǎn)者在生產(chǎn)啤酒時，都把主要精力放在減少成品啤酒中這些不穩(wěn)定的大分子物質(zhì)，使啤酒在保質(zhì)期內(nèi)始終是穩(wěn)定的，即保持澄清、透明。這些大分子膠體物質(zhì)又是口味物質(zhì)，非生物穩(wěn)定性長的啤酒并不一定口味最好。 提高黑色啤酒非生物穩(wěn)定性的方法 由于本次設(shè)計使用的是全麥芽發(fā)酵，提高其非生物性尤其重要，特在此做一個控制說明。 原料控制 在生產(chǎn)麥芽時，必須要選擇易溶解，水敏性弱的，發(fā)芽力和發(fā)芽率高，蛋白質(zhì)含量適中（ 9%12%），淀粉含量 高的大麥，采用蛋白質(zhì)含量低的大麥較蛋白質(zhì)含量高的大麥制成的啤酒有較好的穩(wěn)定性。本設(shè)計采用二棱大麥。 在制麥工序采取措施 制造麥芽的過程不單是僅獲取水解酶活性的高低，更重要的是蛋白質(zhì)的分解情況。一般來說，啤酒生產(chǎn)中最重要的蛋白質(zhì)分解是在制麥中完成的，采取低溫發(fā)芽，促進(jìn)蛋白分解，最好占蛋白質(zhì)分解量的四分之三左右。加強浸麥、發(fā)芽的工藝管理。大麥中的多酚物質(zhì)，在浸麥時應(yīng)盡可能的浸出，這是由于多酚物質(zhì)溶于堿性水溶液的這一化學(xué)性質(zhì)。在制麥過程中，要盡量使麥芽溶解適中、良好，避免溶解不足或過度溶解，對蛋 白2 黑色啤酒生產(chǎn)工藝與選擇 24 分解來說，發(fā)芽過程要注意與發(fā)芽條件的關(guān)系，發(fā)芽溫度是關(guān)鍵，低溫發(fā)芽，根芽和葉芽生長緩慢，呼吸作用較弱，升溫幅度小，麥粒生長均勻，酶與可溶性氮相對增高，從而提高麥芽蛋白質(zhì)溶解度。同時要注意加強浸麥、發(fā)芽的通風(fēng)供氧，及時排除麥層中的二氧化碳，以保證麥粒正常發(fā)芽。在發(fā)芽旺盛期應(yīng)適當(dāng)縮短通風(fēng)間隔時間，防止麥層中積蓄過多的二氧化碳，后期要有 1～ 天延長通風(fēng)間隔時間，利用二氧化碳休息。 加強對麥芽干燥的工藝管理 麥芽干燥對麥芽質(zhì)量至關(guān)重要。高溫焙焦的目的是使高分子蛋白質(zhì)凝固，降低麥汁凝固性氮含 量，使多酚物質(zhì)氧化與氨基酸通過聚合和縮合作用，形成穩(wěn)定性的類黑素，增加麥汁酸度，降低 pH 值，而有利于啤酒的膠體穩(wěn)定性。麥芽的脫水干燥過程，是隨著溫度上升而水份下降，使麥粒內(nèi)部發(fā)生復(fù)雜的物理和化學(xué)變化。 調(diào)整糖化用水 pH 值 為獲得合適的 pH 值以利于啤酒質(zhì)量，可以采用磷酸或乳酸調(diào)節(jié)釀造用水改變水的pH 值，使之呈酸性。通過調(diào)酸降低麥汁 pH，不僅有利于活性單寧等物質(zhì)的浸出，而且更加接近啤酒混濁物的主要成分β一球蛋白的等電點，由此可以大大提高啤酒的非生物穩(wěn)定性及口味穩(wěn)定性。此外，合適的 pH 還可以增強原料中各種酶的活性，使所有的分解過程進(jìn)行的更快更徹底，從而改善麥汁的組成成分。一般糖化用水須達(dá)到如下標(biāo)準(zhǔn)：糖化用水 ～ ，洗糟用水 ～ ，煮沸結(jié)束麥汁 ～ 。 調(diào)整糖化蛋白質(zhì)分解工藝 在制備麥汁的過程中，蛋白質(zhì)的分解作用十分重要，其分解產(chǎn)物影響啤酒的風(fēng)味和泡沫以及膠體穩(wěn)定性。糖化含義的本身就是大麥芽中的蛋白質(zhì)繼續(xù)分解的過程，麥汁中的高、中、低蛋白質(zhì)分解產(chǎn)物，有一個合理的組成，才能做好啤酒。 加強煮沸強度和煮沸時間的 工藝管理 當(dāng)麥汁煮沸時麥汁組成分發(fā)生了一些簡單而又復(fù)雜的變化。主要是麥汁中的高分子蛋白質(zhì)與麥芽中以及酒花中的多酚物質(zhì)受熱而凝固，生成不溶性的沉淀除去。所以麥汁煮沸的好壞直接影響啤酒膠體穩(wěn)定性。煮沸時間的長短，也是保證質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。 廢酵母的及時排放 發(fā)酵液降溫至 3℃時，應(yīng)排放廢酵母，每天一次。因為酵母沉降于錐底處，仍具有活性進(jìn)行新陳代謝產(chǎn)生熱量，使錐底溫度上升。同時錐底部位冷卻面積小，而由于酵母大量存在，使冷卻效果差，溫度過高。及時排放酵母泥，可提高冷卻效率，降低錐底溫度，避免錐底段貯 酒溫度過高引起酵母死亡自溶，使酵母體大分子