啤酒的发酵论文

2222

徐州工业职业技术学院

毕业论文（设计）

题目: 小试啤酒发酵工艺条件优化年级专业: 生物化工工艺061班

学生姓名: 周黄海学号: 630104008 指导教师: 吴昊职称: 讲师

导师单位: 徐州工业职业技术学院

小试啤酒发酵工艺条件优化

摘要

目前啤酒工业生产技术条件已经非常成熟，本次实验对啤酒的温度、糖度、接种量等条件进行小试单因素实验，再通过正交实验对啤酒发酵条件进行优化以提高啤酒的质量。通过本次正交实验结果分析得到最适啤酒的酿造条件为：发酵温度T=10~15℃；发酵糖度50Bé；发酵酸度PH6.5；接种量0.2%。

关键词：精选浸渍发芽干燥粉碎糊化糖化酒花过滤杀菌后处理

Test a small beer fermentation process optimization

Abstract

At present, beer production technology industry conditions could have been very mature, the experiment on the temperature of beer, sugar, acidity, and other conditions of single-factor test in small experiments, and then through the orthogonal to the beer fermentation conditions are optimized to improve the quality of beer. The adoption of orthogonal experimental results of the analysis of the optimal conditions for brewing beer: fermentation temperature T = 10 ~ 15 ℃; fermentation of sugar 50Bé; fermentation acidity PH6.5; inoculum 0.2 percent.

Key words: selection of dry impregnation germination saccharification hop smash pasting post-processing filter sterilization

目录

1．小试啤酒发酵工艺条件优化摘要 (1)

2. Abstract (2)

3.目录 (3)

一.概述 (5)

二．啤酒生产工艺过程 (6)

三．啤酒的酿造过程 (7)

四．麦芽的制备 (9)

五．麦芽汁的制备工艺 (10)

5．1麦芽的粉碎 (11)

5．2麦芽的糖化 (12)

5．3麦芽醪的过滤 (13)

5．4麦汁的煮沸和酒花的添加 (13)

六、啤酒的发酵 (14)

七．啤酒的灌装 (15)

八．本论文的目的和意义 (16)

第二章实验部分 (17)

参考文献 (21)

致谢 (22)

第一章概述

一、啤酒及其种类

1.定义

由大麦和酒花制成的含有CO2的酒精饮料

2.啤酒的种类按生产方法和酵母种类分：上面发酵啤酒、下面发酵啤酒。

按啤酒的原麦汁浓度分：营养啤酒(麦汁浓度 2.5~8％)、佐餐啤酒(麦汁浓度9~12％)、高浓度啤酒(麦汁浓度13~22％)。

按啤酒的色泽分：浅色啤酒、浓色啤酒、黑色啤酒。

按啤酒是否杀菌分：鲜啤酒、熟啤酒、纯生啤酒。

新啤酒品种分：干啤酒、无醇啤酒、稀释啤酒。

二、啤酒生产工艺过程

1.制麦

大麦→粗选→精选→浸麦→发芽→绿麦芽→烘干、除根

↓

成品麦芽

2.糖化

麦芽及辅料→粉碎→糊化、糖化→过滤→煮沸→冷却→冷麦汁

↑↑

水酒花

3.发酵冷麦汁→主发酵→后发酵

4.后处理及包装后发酵完的酒液需进行过滤，才能包装出售。

三、啤酒的酿造过程

1、大麦（barley）

1.大麦的形态分为：大麦由胚、胚乳和皮层构成。

胚是大麦的重要组成部分，根、茎、叶就有此生长。胚一旦死亡，大麦就失去发芽力。

胚乳是胚的营养仓库，由贮藏淀粉的细胞层和贮藏脂肪的细胞层构成。皮层内含有桂酸、单宁苦味物质等，对酿造有害，但皮壳在糖化醪过滤时可作为过滤层而被利用。

2.大麦的种类

根据大麦在穗轴上的排列方式不同，可将大麦分为二棱大麦、四棱大麦和六棱大麦。酿造啤酒通常用二棱大麦。

3.大麦的化学成分

碳水化合物

主要是淀粉，占大麦干物质的58 ％~65％，另外还有纤维素、半纤维素和麦胶物质、糖类等。

蛋白质

占大麦干物质的9％~12 ％，其中一部分是酶类。大麦经过发芽后，酶的种类和活力会有所增加。

类脂物质

占大麦干物质的2％~3 ％，其中95 ％以上为甘油三酸酯，它们对啤酒的风味稳定性和泡持性有不利影响。

无机盐

占大麦干物质2.5％~3 .5％，对发芽、糖化及发酵有很大影响。

其它

磷酸盐、维生素、酚类物质等。

4.酒花的酿酒功能

酒花树脂——赋予啤酒特有的苦味和防腐能力；酒花油——赋予啤酒香味；多酚物质——具有澄清麦汁和赋予啤酒醇厚酒体的作用。

酒花树脂包括α-酸、β-酸等成分，其中α-酸是啤酒苦味的主要来源，也是衡量啤

酒花质量优劣的重要指标之一。

保藏：要求低温贮存。以避免 -酸被氧化。酒花制品：酒花粉、酒花浸膏、酒花油、颗粒酒花。

3、辅料

1.使用辅料的作用

①降低啤酒生产成本，

②有利于提高啤酒的非生物稳定性和降低啤酒色度，

③提高设备利用率，简化生产工序。

2.辅料的种类及使用量

大米——国内大多数厂家使用；

玉米——少数厂用。

使用量——原料的20％~30％，有的厂高达40％~50％。

大麦——国外使用，使用量不超过20 ％。

另外，也可直接添加糖类，如蔗糖、葡萄糖和糖浆等，

使用量一般为原料的10 ％。

4、水

啤酒生产用水主要包括加工水及洗涤、冷却水两部分。加工用水中投料水、洗槽、啤酒稀释用水直接参于啤酒酿造，是啤酒的重要原料之一，在习惯上称酿造水。洗酵母水、啤酒过滤用水等也或多或少地进入啤酒。

啤酒酿造水的性质，主要取决于水中溶解盐类的种类和含量、水的生物学纯净度及气味。它们将队啤酒酿造全过程产生很大的影响，如糖化时水解酶的活性和稳定性、酶促反应的速度、麦芽和酒花在不同含盐水中溶解度的差别、盐和单宁-蛋白质的絮凝沉淀、酵母的痕量生产营养和毒物、发酵风味物质的形成等，最终还将影响到啤酒的风味和稳定性。

水中无机离子对啤酒酿造的影响

1、碳酸盐和重碳酸盐的降酸作用

2、中钙、镁离子的增酸作用

3、NA+、K+的影响

4、Fe2+、Mn2+的影响

5、Pb、Sn、Cr、等的影响

6、NH4+的影响

7、SO2-的影响

8、CL-的影响

9、NO2-的影响10F-的影响11三氧化硅、二氧化硅的影响。

四、麦芽制备

4．1大麦的清选和分级

由原料大麦制成麦芽，习惯上称为制麦，它是啤酒生产的开始。麦芽制备工艺决定了麦芽品种和质量，从而决定了啤酒的类型。麦芽质量将直接影响酿造工艺和成品啤酒的质量。

制麦的目的在于使大麦发芽，生产多种水解酶类，以便通过后续糖化，使大分子淀粉和蛋白质得以分解溶出。而绿麦芽经过烘干将产生必要的色、香和风味成分。

全制麦过程大体可分为原料清选分级、浸麦、发芽、干燥、除根等过程。

4．2大麦的浸渍

经过清选和分级的大麦，用水浸，达到适当的含水量（浸麦度），大麦即可发芽，浸麦的目的概括如下：

（1）使大麦吸收充分的水分，达到发芽的要求。麦粒含水25%~35%，即可达到均匀发芽的效果。但对酿造用麦芽，要求胚乳充分溶解，含水必须达到43%~45%。国内最流行的浸麦芽的浸麦度为45%~46%，而欧美有些厂家为42%~45%的浸麦度时即转入发芽箱，并在发芽箱继续适当喷水。

（2）在水浸的同时，可充分洗涤、除尘、除菌。

（3）在浸麦水中适当添加石灰乳、NaCO3、NaOH、KOH、甲醛等中任何一种化学药物，可以加速酚类、谷皮酸（testinic acid）等有害物质的浸出，并有明显的促进发芽和缩短制麦周期之效，能适当提高浸出物。

4. 3大麦的发芽

浸麦后的大麦达到适当的浸麦度，工艺上进入发芽阶段。实际上从生理现象来说，发芽过程是浸麦开始的。此阶段各种水解酶量达到高峰，淀粉、蛋白质、半纤维素等达到适当的分解。发芽过程必须准确控制水分和温度，适当通风供氧。

4．4绿麦芽的干燥

发芽完毕的绿麦芽不能贮藏，也不能进入糖化，必须经过干燥使水分降至5%以下，终止酶作用，除去生青味，产生特定的麦芽色、香、味，最后除根入仓库放数周，方能进入糖化。

五、麦芽汁制备工艺

麦汁制造是将固态的麦芽、非发芽谷物、酒花用水调制加工成澄清透明的麦芽汁的过程。制成的麦汁供酵母发酵，加工成啤酒。

麦汁制造的过程：包括原料的粉碎，原料的糊化、糖化，糖化醪的过滤，混合麦汁加酒花煮沸，麦汁处理-澄清、冷却、通氧等一系列物理学、化学、生物化学的加工过程。

麦汁的组成是酿造啤酒的物质之一，近代生物化学知识和分析技术，使麦汁制造中复杂的变化被人们所掌握，复杂的工艺过程也被酿造师的理论和技术所调节与控制。麦汁制造在造型优美的巨型铜或不锈钢的锅中进行，设计师把糖化室布置得宽敞明亮，金碧辉煌，豪华气派，是啤酒厂具有艺术格调的参观“橱窗”。新技术的新设备不断被采用。因此，麦汁制造历来受到酿造师的青睐。

5．1麦芽与谷物辅料的粉碎

麦芽和谷物辅料的粉碎是为了使整粒谷物经过粉碎后，有较大的比表面积，使物料中贮藏物质增加和水、酶的接触面积，加速酶促反应及物料的溶解。

在啤酒酿造中，不单要考虑粉碎操作的经济性（即提高粉碎细度，使糖化的时间缩短和出率增加及粉碎耗用能量之间的关系），更应考虑啤酒的特殊性。①麦芽皮壳若粉碎过细，会增加皮壳有害物质的溶解，影响啤酒的风味。②皮壳和原料中不溶性物质粉碎过细，造成过滤阻力增加，影响过滤操作。③淀粉等贮藏物质的粉碎细度，不但影响酶促反应速度，也影响反映深度即影响到麦汁组成。

因此，粉碎虽然属简单的物理操作，但在啤酒酿造过程中特别重视麦芽粉碎度的控制，麦芽的粉碎方法也不断地得到改进。

5．2 糖化的原理

糖化是指将麦芽和辅料中高分子贮藏物质及其分解产物（淀粉、蛋白质、核酸、植酸盐、半纤维素等及其分解中间产物），通过麦芽中各种水解酶类作用，以及水和热力作用，使之分解并溶解于水，此过程称“糖化”。溶解于水的各种干物质（溶质）称做为“浸出物”（extract）,而构成的澄清溶液称“麦芽汁”或“麦汁”（wort）。麦芽汁中浸出物含量和原料中干物质之比（质量比）称“无水浸出率”。

麦汁的组成分、颜色将直接影响到产品啤酒的品种和质量；糖化工艺和原料、水、

电、汽的消耗将影响到啤酒的成本。因此，糖化过程是啤酒生产中的重要环节。

糖化过程是原料的分解和萃取过程，它主要是依靠麦芽中各种水解酶的酶促分解，而水和热力作用是协助酶促分解和浸取过程。

糖化中的工艺控制，主要通过以下环节来进行：

（1）选择麦芽的质量、辅料的种类及其配比、配料。

（2）麦芽及非发芽谷物的粉碎度。

（3）控制麦芽只各种水解酶的作用条件，如温度、PH、底物浓度（加水比）、作用时间。

（4）加热的温度和时间。

（5）有时还需通过外加酶制剂、酸、无机盐进行调节控制。

5．3 糖化方法及设备

糖化的方法是指麦芽和非发芽谷物原料的不溶性固形物转化成可溶性的、并有一定组成比例的浸出物，所采用的工艺方法和工艺条件：它包括配料浓度、各种物质分解温度、PH、热煮出的利用等，常常还包括酶制剂、舔加剂的选择使用等。

糖化方法选择的依据是麦芽的质量、辅料的种类和添加比例，啤酒的类型催麦汁组成的要求、收的率要求、糖化作业时间的限制等诸因素。但这些因素之间有一定矛盾，如麦汁质量之间，糖化方法的选择依据主要矛盾兼顾其他要求。

糖化方法的选择历来受到酿造师的重视，酿造师在大批麦芽进厂后，对麦芽作出全面分析，取得数据后，再依据计算及经验（工厂的习惯和酿造啤酒的要求），制订若干糖化试验方法，在微型糖化试验装置（30~100L）中进行糖化试验，取得的麦汁进行质量分析和产率计算，必要时进一步做发酵试验取得嫩啤酒进行感官和理化分析，由此优选出该批原料的糖化方法，通过批准，下达生产车间进行数批次生产试验，经过分析和适当调整后，最后确定该批麦芽的糖化方法。

糖化方法的作用：①酸休止②蛋白质休止③糖化分解④糖化终了⑤100℃⑥酶制剂和添加剂的应用。

糖化过程中应做的检查有：

①醪液的外观检查：

a 糊化醪液化后应澄清快，有明显的上清液，泵醪时速度快，说明糊化醪的液化效果好。

b 糖化醪的颜色在投料时呈黄白色，较粘稠，随着糖化过程进行，糖化醪的颜