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1、啤酒的发酵论文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=1015；发酵糖度50B；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

2、 杀菌 后处理Test a small beer fermentation process optimization AbstractAt 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

3、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 50B; fermentation acidity PH6.5; inoculu

4、m 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12. Abstract23.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1051麦芽的粉碎 1152麦芽的糖化 1253麦芽醪的过滤 1354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

5、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2.58)、佐餐啤酒(麦汁浓度912)、高浓度啤酒(麦汁浓度1322)。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

6、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

7、。 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-酸、-酸等成分，其中-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

8、花油、颗粒酒花。3、辅料1.使用辅料的作用 降低啤酒生产成本， 有利于提高啤酒的非生物稳定性和降低啤酒色度， 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2030，有的厂高达4050。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

9、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41 大麦的清选和分级由原料大

10、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。42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4

11、3%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

12、当通风供氧。44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

13、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。 51 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。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。皮壳和原料中不溶性物质粉

14、碎过细，造成过滤阻力增加，影响过滤操作。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。52 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

15、）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。 53 糖化方法及设备 糖化

16、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（3

17、0100L）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：酸休止蛋白质休止糖化分解糖化终了100酶制剂和添加剂的应用。糖化过程中应做的检查有： 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，糖化醪的颜色逐渐变深，打入过滤槽后澄清快，过滤麦汁澄清，说明糖化效果好，变色缓慢或不澄清，说明糖化不

18、好。 检查碘液显色反应： a 糊化醪液化结束时，碘检应呈红色，蓝色表示淀粉液化不好；b 混合糖化醪在68一72左右糖化后，取样碘检应为黄色或浅红色，以后糖化各步均可取样作碘检，不应出现蓝色或红棕色。注意碘检时需将样品冷却到常温。检查醪液pH；检查糊化醪pH一般在6.0-6.2，麦芽蛋白休止醪pH5.2-5.4，并醪后糖化醪pH5.4-5.6，煮沸终了麦汁pH5.2-5.4。糖化过程中应做的检查有： 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，糖化醪的颜色逐渐变深，打入过滤槽后澄清

19、快，过滤麦汁澄清，说明糖化效果好，变色缓慢或不澄清，说明糖化不好。 检查碘液显色反应： a 糊化醪液化结束时，碘检应呈红色，蓝色表示淀粉液化不好； b 混合糖化醪在68一72左右糖化后，取样碘检应为黄色或浅红色，以后糖化各步均可取样作碘检，不应出现蓝色或红棕色。注意碘检时需将样品冷却到常温。检查醪液pH；检查糊化醪pH一般在6.0-6.2，麦芽蛋白休止醪pH5.2-5.4，并醪后糖化醪pH5.4-5.6，煮沸终了麦汁pH5.2-5.4。54麦芽醪的过滤糖化过程结束时，已基本完成了麦芽和辅料中高分子物质的分解、萃取。因此，必须在最短的时间内把麦汁（溶于水的浸出物）和麦槽（残留的皮壳、高分子蛋白质

20、、纤维素、脂肪等）分离。此分离过程称麦芽醪的过滤。麦芽醪的过滤包括如下三个过程：残留在糖化醪仅剩的耐热性的-淀粉酶，将少量的高分子糊精（特别是两次煮出法中第二次被煮出糊化的糊精）进一步液化，使之全部转变成无色糊精的糖类，提高原料浸出物收得率。从麦芽醪中分离出“头号麦汁”。用热水洗涤麦槽，洗出吸附于麦槽的可溶性浸出物，得到“二滤、三滤麦汁”。麦芽醪的过滤，基本上属物理分离，工艺基本要求是：迅速和较彻底地分离可溶性浸出物，尽可能减少有害于啤酒风味的麦壳多酚、色素、苦味物，以及麦芽中高分子蛋白质、脂肪、脂肪酸、B葡聚糖等物质被萃取，尽可能获得澄清透明的麦汁。5. 5麦芽醪的过滤设备，通常有三类：依赖

21、于液柱静压力为推动力的过滤槽法。依靠泵送醪的正压力为推动力的压滤机法。依赖于液柱正压和麦汁泵抽吸局部负压的渗出过滤槽法。5.6 麦汁的煮沸和酒花的添加目的蒸发水分、浓缩麦汁 过滤得到的头号麦汁和洗槽麦汁混合后，形成的混合麦汁，其浓度低于定型麦汁浓度（低于1.01.50P），通过煮沸、蒸发浓缩，可达到规定浓度。钝化全部酶和麦芽和麦汁杀菌 过滤后麦汁中还有少量残余的酶活性，主要是-淀粉酶，为了保证在以后酿造过程中麦汁组分（主要是糊精）的一致性，需通过热处理使酶变性钝化，为了发酵的安全性对麦汁进行热杀菌。煮沸12h，能杀死全部对啤酒发酵有害的微生物。蛋白质变性和絮凝 过滤麦汁中尚含有高分子水溶性蛋白

22、质（如清蛋白、球蛋白和高肽），它们会造成啤酒的浑浊，在麦汁煮沸时利用蛋白质热变性与单宁结合等反应，使麦汁中高分子蛋白质变性和絮凝，以便在后面工序中分离除区。酒花有效组分的浸出。5.7麦汁的处理由煮沸锅放出的定型热麦汁，在进入发酵以前还需要进行一系列处理，它包括，酒花槽分离、热凝固物分离、冷凝固物分离、冷却、充氧等一系列处理，才能制成发酵麦汁。由于发酵技术不同，成品啤酒质量要求不同，处理方法有较大差异。最主要差别是冷凝固物是否分离。近代的啤酒生产，大大缩短了发酵和贮藏周期，发酵容器也增大到数百至上千立方米，因此，对麦汁处理要求是：对能引起啤酒非生物混浊的冷、热凝固物尽可能给予足够的分离。麦汁处于

23、高温时尽可能减少接触空气，防止氧化。麦汁冷却后，在发酵前，根据进罐时间，必须补充适量空气，使酵母前期呼吸。在麦汁处理各工序中，严格杜绝有害微生物的污染。对过滤速度的基本要求是：麦汁过滤速度正常，缩短过滤时间；获得的麦汁清亮；实现较高的麦汁收得率；控制过滤过程吸氧，不影响麦汁色香味；洗糟残糖适当，不影响麦汁和啤酒质量，又要减少废水有机物排放。六、啤酒的发酵 1传统啤酒发酵工艺（1）主发酵 又称前发酵，是发酵的主要阶段，也是酵母活性期，麦汁中的可发酵性糖绝大部分在此期间发酵，酵母的一些主要代谢产物也是在此期内产生的。发酵方法分两类，即上面发酵法和下面发酵法。我国主要采用后种方法。下面重点介绍下面啤

24、酒发酵法。加酒花后的澄清汁冷却至6.58.0，接种酵母，主发酵正式开始。酵母对以麦芽糖为主的麦汁进行发酵，产生乙醇和CO2，这是发酵的主要生化反应。主要步骤如下：用直接添加法添加酵母 在密闭酵母添加器内将回收的酵母按需要量与麦汁混匀（约1:1），用压缩空气或泵送入添加槽内，适当通风数分钟。酵母添加量 添加量常按泥状酵母对麦汁体积百分率计算，一般为0.50.65，通常接种后细胞浓度为800万1200万个/ml。接种量应根据酵母新鲜度，稀稠度，酵母使用代数、发酵温度、麦汁浓度以及添加方法等适当调节。若麦汁浓度高，酵母使用代数多，接种温度及酵母浓度低，则接种量应稍大，反之则少。发酵第一阶段 又称低泡

25、期。接种后1520小时，池的四周出现白沫，并向中间扩展，直至全液面，这是发酵的开始。而后泡沫逐渐培厚，此阶段维持2.53天，每天温度上升0.91，糖度平均每24小时降1Bx。发酵第二阶段 又称高泡期。为发酵的最旺盛期，泡沫特别丰厚，可高达2530cm。由于麦汁中酒花树脂等被氧化，泡沫逐渐变为棕黄色。此阶段23天，每天降糖11.5。发酵第三阶段 又称落泡期。高泡期过后，酵母增殖停止、温度开始下降，降糖速度变慢，泡沫颜色加深并逐步形成由泡沫、蛋白质及多酚类氧化物等物质组成的泡盖，厚度25cm。此阶段2天，每天降糖0.50.8。当12度酒糖度降至3.84Bx时，即可下酒进入后发酵。（2）后发酵后发酵

26、又称贮酒，其目的是完成残糖的最后发酵，增加啤酒的稳定性，饱充CO2，充分沉淀蛋白质，澄清酒液；清除双乙酰、醛类及H2S等嫩酒味，促进成熟；尽可能使酒液处于还原状态，降低氧含量。下面介绍下面啤酒发酵法的后发酵。下酒 将主酵嫩酒送至后酵罐称为下酒。下酒时，应避免吸氧过多，为此先将贮酒罐充满无菌水，在用CO2将无菌水顶出，当CO2充满时再由贮酒桶底部进酒液。此外，要求尽量一次满罐，留空隙1015cm，以防止空气进入酒液。如果酒液被CO2饱和，由于有CO2溢出，氧则难溶于酒液中。否则啤酒中存在过多的溶解氧易引起氧化混浊，并产生氧化味。管理 下酒后，先开口发酵，以防CO2过多，酒沫涌出，23天后封罐。下

27、酒初期室温2.83.2，若是外销酒，一个月后逐渐降至01。温度前高后低目的在于先使残糖发酵，随后澄清。注意不能将不同酒龄的酒液共存一室，否则温度要求互相矛盾，无法控制室温。一般老工艺12Bx外销酒贮酒时间为6090天，内销酒为3540天。贮酒期间，用烧杯取样观察，通常714天罐内酵母下沉。若长期酒液不清，应镜检。若是酵母悬浮，则是酵母凝聚性差；若是细菌混浊，则属细菌污染，通常无法挽救，只能排放；若是胶体混浊，原因是麦芽溶解度差，糖化蛋白分解不良，煮沸强度不够，冷凝固物分离不良等因素造成。七、啤酒灌装灌装是啤酒生产的最后一道工序，对保持啤酒的质量，赋予啤酒的商品外观形像有直接影响。灌装后的啤酒应

28、符合卫生标准，尽量减少CO2损失和减少封入容器内的空气含量。 桶装：桶的材质为铝或不锈钢，容量为15、20、25、30、50l。其中30l为常用规格。桶装啤酒一般是未经巴氏杀菌的鲜啤酒。鲜啤酒口味好，成本低，但保存期不长，适于当地销售。 瓶装：为了保持啤酒质量，减少紫外线的影响，一般采用棕色或深绿色的玻璃瓶。空瓶经浸瓶槽(碱液25，4070)浸泡，然后通过洗瓶机洗净，再经灌装机灌入啤酒，压盖机压上瓶盖。经杀菌机巴氏杀菌后，检查合格即可装箱出厂。罐装：罐装啤酒于1935年起始于美国。第二次世界大战中因军需而发展很快。战后经一系列技术改造，需要量逐步上升。1966年，美国的瓶装与罐装之比已为52：

29、46。罐体材料为铝或铜。罐装啤酒体轻，运输携带和开启饮用方便，因此很受消费者欢迎，发展很快。 PET(聚对苯二甲酸乙二酯)塑料瓶装：自1980年后投放市场，数量逐年增加。其优点为高度透明，重量轻，启封后可再次密封，价格合理。主要缺点为保气性差，在存放过程中，CO2逐渐减少。增添涂层能改善保气性，但贮存时间也不能太长。PET瓶不能预先抽空或巴氏杀菌，需采用特殊的灌装程序，以避免摄入空气和污染杂菌。 八、本论文的目的与意义 此次论文的最终目的和意义是做出多组实验数据，而从这些数据中查找出啤酒发酵的最优化条件。啤酒的发酵在之前没有做过实验，虽然有很多的资料，但一直没有亲自做过。对我们来说发酵只是一种很理论性的知识，意识很模糊，为了能更好的了解啤酒和发酵，我们从啤酒发酵的各种因素来对啤酒进行测试和调化。在三种因素和三个水平的对比实验中找出最优化的最适合啤酒发酵的环境，从而得出我们所想要的最好的啤酒发酵的条件。在这次实验中，我们做了很多以前从没有的做过的事情，当然也遇到了很多困难，但都一一克服了。总之，此次实验中我