浅析啤酒发酵过程对啤酒质量的影响因素和控制措施

浅析啤酒发酵过程对啤酒质量的影响因素和控制措施金星集团信阳啤酒有限公司黄华龙465100啤酒的风味物质主要是由酵母在发酵过程中代谢产生的，因此啤酒的发酵是啤酒风味形成的基础。在糖化阶段主要是通过麦汁制备，为发酵提供培养基，而真正意义的啤酒生产则是发酵过程，啤酒的发酵过程对啤酒质量有较大的影响。酵母菌是啤酒生产的灵魂，也是决定啤酒主体风格最核心的物质。所以啤酒风味特性由酵母菌种所决定的。企业选择好了酵母菌种，就不再更改，一旦更改就会改变啤酒原有的风格。1）酵母的接种时机的影响采用锥形发酵罐进行啤酒发酵，刚开始酵母接种利用槽车运送酵母，并将其接种到发酵罐中，这种接种方法可以直接地看到酵母的状态以及接种数量，但是无法控制酵母的微生物污染，不易于啤酒的纯种发酵。现在诸多啤酒厂采用罐对罐接种方式，将发酵罐结束的发酵罐内的酵母泥直接通过管道接种到需要接种的罐中，这样解决了微生物污染的问题，但是无法控制酵母的接种数量造成罐与罐之间的差别无法判断。同时沉在罐底的酵母凝聚得非常结实，接种到罐中后需要很长时间才能分散到发酵液中，造成罐内的接种细胞不均匀。现在诸多企业采用酵母计量泵定量添加到冷麦汁中，并同时充氧，使氧、酵母和麦汁混合均匀，可以明显缩短酵母的滞缓期，缩短发酵时间。实验证明酵母世代时间和串种时间也影响到发酵的性能。如下图表;表2不同菌种在10℃和15℃时接种的不同世代时间接种温度青岛酵母沈阳酵母五星酵母丹麦酵母德国酵母加拿大酵母10℃8.5小时7小时5.5小时4.3小时7.2小时10.1小时15℃6.8小时6.7小时3.6小时3.6小时4.1小时6.3小时如果10℃和15℃之间的世代时间差值越小，可证明此酵母的繁殖能力越强，对温度的适应性就越强。在理想条件下，酵母的世代时间在1.5～2小时，在旺盛生长周期，世代时间一般为6～9小时。而酵母在对数生长期时酵母开始进行繁殖并转入大量旺盛繁殖阶段。此时酵母的数量呈对数关系进行生长，并且酵母的出芽率最高，酵母性能强，最适合于接种。酵母添加前麦汁的冷却温度非常重要。各批麦汁冷却温度要求必须呈阶梯式升高，满罐温度控制在7.5℃～8.0℃之间，严禁有先高后低现象，否则将会对酵母活力和以后的双乙酰还原产生不利的影响。所以选择合适的酵母菌种和接种时间是发酵质量控制的关键之一。2）接种量的影响由于同一株酵母菌种在相同麦汁浓度中的最高细胞密度为定值，因此接种量的多少对酵母的增殖倍数会产生影响，继而影响到啤酒的风味物质含量。接种太低，酵母起发较慢，，对抑制杂菌不利，一旦染菌，无论从口味还是双乙酰还原都将受到影响。同时由于形成较多的新生细胞，使酵母在代谢过程中形成较多的高级醇等代谢物质；若接种量太高，则酵母的新生细胞较少，虽然高级醇形成量减少，但由于罐内老细胞较多，因此发酵后期酵母容易衰老死亡、自溶，产生酵母味和酵母臭，更容易影响到啤酒的风味质量，并破坏啤酒的泡沫蛋白质。3）主发酵温度的影响啤酒酵母的最适生产温度是25-28°C，但是啤酒的发酵温度温度远低于啤酒酵母的最适生长温度，啤酒是唯一不在微生物最生长温度下进行发酵的产品，其原因就在于啤酒的风味。啤酒酵母能在低温下进行生长、繁殖，同时产生的代谢产物较合理，有利于啤酒风味。国内诸多使用的啤酒酵母是下面啤酒酵母，在锥形发酵罐中常使用的主发酵温度是低温发酵（9-10°C）和中温发酵（11-12°C）。在发酵过程中，温度的控制十分关键。根据菌种特性，采用低温发酵，高温还原。既有利于保持酵母的优良性状，又减少了有害副产物的生成，确保了酒体口味比较纯净、爽口。如果发酵温度过高，虽然可缩短发酵周期，加速双乙酰还原，但过高的发酵温度会使啤酒口味比较淡泊，醇醛类副产物增多，同时也会加速菌种的突变和退化。4）双乙酰还原的影响双乙酰的还原是在酵母细胞内进行，因此双乙酰的还原情况与酵母有很大关系。酵母细胞越多，还原越快；酵母活力越强，还原也快；温度越高，还原越快，但是其它风味物质产生量增加，总体风味偏于强烈。降低或提高还原温度是要根据酵母在低温和高温下的性能等多方面因素而制定双乙酰还原工艺的。5）酵母的回收与排放的影响酵母回收的时机非常关键，通常是在双乙酰还原结束后开始回收酵母，但酵母死亡率较高，大都在7%～8%左右，对下批的发酵非常不利，通过反复实验、对照，并对酵母进行跟踪检测，发现封罐4～5天后大部分酵母已沉降到锥底，只有少量悬浮在酒液中参与双乙酰还原，此时回收酵母，基本不会对双乙酰还原产生什么影响，而且回收酵母的死亡率也下降至2%～3%。回收前的准备工作也很重要，首先要把酵母暂存罐用80℃热水彻底刷洗干净，然后降温至7℃～8℃，并备有一定量的无菌空气，以防止酵母突然减压细胞壁破裂，从锥形罐回收的酵母，应尽量取中间较白的部分。回收完毕后缓慢降温到4℃左右，以备下次使用，在酵母罐保存的时间不得超过36小时。当酒液降至0℃以后，还要经常排放酵母，否则由于锥底温度较高，酵母自溶后，一方面有本身的酵母臭味，另一方面自溶后释放出来的分解产物进入啤酒中，会产生比较粗糙的苦味和涩味。另外，酵母自溶产生的蛋白质，在啤酒的酸性条件下，尤其在高温灭菌时极易析出形成沉淀，从而破坏了啤酒的胶体稳定性。6）啤酒过滤铁离子的影响啤酒过滤中主要对啤酒质量影响的是助滤剂中诸多金属离子含量。而影响最大的是铁离子含量。铁离子主要对啤酒质量的影响是：影响酵母生长于发酵，造成啤酒喷涌；引起啤酒的单宁氧化和铁蛋白混浊；啤酒色泽加深，带有涩味；促进啤酒老化，破坏啤酒的风味稳定性，缩短啤酒风味保鲜期；能破坏啤酒抗氧化力。珍珠岩与硅藻土主要成分对比由此表中我们可以看到硅藻土中铁离子含量最高。为此合适的搭配使用硅藻土是降低铁离子提高啤酒风味质量的唯一方法。由此可见发酵期间控制糖化投料用水和冰水的铁离子也是提高啤酒风味质量的重要环节。同时啤酒过滤中氧含量的增加也导致啤酒风味的稳定性。前期控制氧的摄入是至关重要的。保证啤酒风味稳定性的控制措施1.加强对原料的质量控制（1）麦芽：如果生产麦芽焙焦温度不足，出炉水分高于5%，那么，在麦芽贮存及糖化过程中就会产生过多氧化前驱物质。因此，应采取有效措施，控制麦芽出炉水分5%，焙焦温度在85℃时达3小时以上。（2）大米：大米作为辅料，特别是其脂肪的含量应加以控制。含脂肪过多的大米不易贮存，且易氧化生成脂肪酸。应增加大米脂肪与脂肪酸的含量及大米新陈度的检测。大米的使用原则是：一星期内脱壳的大米。新陈度显色不合格的大米绝不使用。（3）啤酒花：作为香料，要根据酒花品种、新陈度等改进添加成分珍珠岩硅藻土SO2（m/m），%76.9590.11Al2O3（m/m），%12.834.1fe2O3（m/m），%0.71.36CaO（m/m），%0.080.44MgO（m/m），%0.220.46工艺，并严格冷藏贮存。使用时应现领现用。酒花在糖化室的贮藏时间最好不要超过12小时，否则，酒花将自身氧化，造成啤酒苦味不均一，酒体发涩。（4）原辅材料，如石膏、乳酸等要保证质量的相对稳定，最好确定1家—2家供应商，并严格按企业内控标准进行检验，合格后方能使用。（5）生产管道的材质应为不锈钢，尽量不使用铜制设备和碳钢设备。生产用水、原料以及硅藻土中的铁含量、铜含量应尽可能的低，以免这些离子促进啤酒氧化。（6）加强对原料的质量控制，尽量把多种原辅材料搭配使用，以保证啤酒风味的一致。如法麦、澳麦、加麦、国产麦芽等，按一定比例搭配使用，避免因原料的不稳定造成啤酒质量不一，影响啤酒的口味。2.严格生产过程控制（1）糖化生产时，尽量不要打开糖化锅、糊化锅等锅体的入孔，以免麦汁与氧过分接触。糖化过程是麦汁吸氧的重要阶段，应严格控制麦芽粉碎的时间以及糖化锅的密闭，避免麦汁回旋时间过长。要尽量做到糖化在相对密闭的环境中进行，以减少热麦汁与氧的接触机会。（2）严格控制过滤速度及洗槽质量。过滤要形成好的滤层，保证滤出的麦汁澄清、透明。洗槽要彻底，但不能过度，以避免多酚物质大量溶出。洗槽时，一般控制残糖浓度为1°P左右。（3）麦汁煮沸要彻底。煮沸强度要大于7-8%，保证麦汁的可凝固性氮能去除干净。蛋白质凝聚不充分，易产生蛋白质浑浊，最终影响成品啤酒的保质期。（4）严格控制麦汁回旋及静止时间。麦汁煮沸定型后，会有大量的热凝固物析出。同时，仍有一些细小的蛋白质颗粒不易沉降，麦汁回旋可给细小颗粒以离心力，缩短其沉淀时间。麦汁回旋时间一般控制在30min—40min之间。这样既保证了麦汁热凝固物的去除，又避免了麦汁过分与氧接触。（5）控制好麦汁冷却，及时排出冷凝固物。麦汁回旋完毕后，应进行急冷却。麦汁速冷却后，会有大量冷凝固物析出。同时，麦汁冷却温度越低，冷凝固物也越多。一般冷却时间控制在60min以下。大量的冷凝固物进入发酵罐后，应及时将其排出。否则，将引起啤酒澄清缓慢及过滤困难。（6）合理控制麦汁组分。啤酒风味物质的生成量随麦汁浓度的升高而升高。麦汁中α-氨基酸的含量对发酵过程形成啤酒风味物质至关重要。一般要求12°P麦汁，α-氨基酸含量控制在140mg/L—160mg/L，对啤酒整体风味有利，且不影响酵母的生长和繁殖。（7）麦汁溶解氧含量要稳定。麦汁中含氧量越高，酵母增殖越大，发酵越旺盛，啤酒风味物质的生成量也越多；反之，酵母增殖量少，不利于发酵的正常进行。一般麦汁中含氧量控制在6mg/L—10mg/L为宜。使用分锅次满罐的麦汁，最后一锅麦汁可以不充氧，以防止因发酵罐麦汁氧含量过高，导致酵母增殖量过大，产生较多的影响啤酒风味的物质。如果麦汁补氧量不足（6ppm），会降低酵母细胞的增殖速率，延长细胞的停滞期，导致细胞过早衰老；过量的补氧（10ppm），则会导致细胞过度出芽和发酵，产生大量酵母，促使酵母退化和变异，致使代谢不正常。（8）麦汁进罐温度和满罐时间的控制。锥形罐刷洗完后，空罐温度控制应与主发酵温度保持一致，避免罐温对酵母起发温度产生影响。麦汁起始接种温度应低于主发酵温度2℃—3℃，满罐温度应低于主酵温度1℃为宜。麦汁在分锅次进罐中，会让酒体温度随酵母繁殖代谢产生的热量，使罐温自然升温到主酵温度，因此，麦汁的冷却温度应遵循先低后高，最后达到满罐温度的原则。以10℃主发酵、四锅次进酒满罐为例，说明麦汁冷却温度为：第一锅6.5℃—7.0℃；第二锅7.0℃—7.5℃；第三锅7.5℃—8.0℃；第四锅8.0℃—9.0℃。切记满罐温度不能过高，以防止因突然降温受冷而影响酵母的繁殖，导致发酵迟缓，麦汁满罐时间不应超过18小时。（9）严格控制发酵温度和压力。一般情况下，0.1Mpa压力对酵母细胞是无影响的，但对酵母的代谢产物、细胞繁殖和发酵速度的影响却较大。前酵期为不影响细胞繁殖速度，最好在糖度降到3.5°P时开始升压。发酵温度的高低直接影响产生风味物质含量的多少。发酵温度提高，发酵速度相应加快，风味物质生成量就多。（10）严格控制后贮时间。后贮时间长，风味物质含量会有小幅上升。特别是啤酒消费淡季，后贮时间应严格控制，一般为7天—14天。（11）做好酵母菌种的管理工作。啤酒酵母的特点决定了啤酒的口味。原菌种要保持性能稳定，不出现变异、退化等现象。