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​啤酒发酵工艺过程分析(三)

2019.9.05
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王辉

致力于为分析测试行业奉献终身

上面发酵 

上面发酵的主要方法:传统的撇去法,落下法,巴顿联合法,约克夏法。 

上面发酵采用上面发酵酵母“顶酵母”15-20摄氏度下进行发酵,细胞形成量较多,酵母回收比较复杂,代数远远超过下面发酵酵母,长久没有衰退现象。 

上面发酵的啤酒成熟快,设备周转快,啤酒有独特的风味,但保质期短。一般不采用后发酵期,而是加胶处理,澄清一阶段后,采用人工充二氧化碳,使达到饱和。 顶酵母"产生淡色啤酒,烈性黑啤酒,苦啤酒。 Large beer

上面发酵和下面发酵的技术参数比较: 
上面主发酵技术要求 下面发酵技术要求 
接种温度: 14-16 5-7 
酵母添加量: 0.15-0.30% 0.4-0.6% 
酵母增殖时间: 8-16小时 20小时左右 
主发酵最高温度: 18-20 7.5-9 
主发酵时间: 4-6 7-8

 

啤酒酿造 

有以下5道工序。主要是糖化、发酵、贮酒后熟3个过程。 

原料粉碎:将麦芽、大米分别由粉碎机粉碎至适于糖化操作的粉碎度。


糖化:将粉碎的麦芽和淀粉质辅料用温水分别在糊化锅、糖化锅中混合,调节温度。糖化锅先维持在适于蛋白质分解作用的温度(4552)(蛋白休止)。将糊化锅中液化完全的醪液兑入糖化锅后,维持在适于糖化(β-淀粉和α-淀粉)作用的温度(6270)(糖化休止)以制造麦醪。麦醪温度的上升方法有浸出法和煮出法两种。蛋白、糖化休止时间及温度上升方法,根据啤酒的性质、使用的原料、设备等决定用过滤槽或过滤机滤出麦汁后,在煮沸锅中煮沸,添加酒花,调整成适当的麦汁浓度后,进入回旋沉淀槽中分离出热凝固物,澄清的麦汁进入冷却器中冷却到58℃。


发酵:冷却后的麦汁添加酵母送入发酵池或圆柱锥底发酵罐中进行发酵,用蛇管或夹套冷却并控制温度。进行下面发酵时,最高温度控制在813℃,发酵过程分为起泡期、高泡期、低泡期,一般发酵510日。发酵成的啤酒称为嫩啤酒,苦味犟,口味粗糙,CO2含量低,不宜饮用。


后酵:为了使嫩啤酒后熟,将其送入贮酒罐中或继续在圆柱锥底发酵罐中冷却至0℃左右,调节罐内压力,使CO2溶入啤酒中。贮酒期需12月,在此期间残存的酵母、冷凝固物等逐渐沉淀,啤酒逐渐澄清,CO2在酒内饱和,口味醇和,适于饮用。


过滤:为了使啤酒澄清透明成为商品,啤酒在-1℃下进行澄清过滤。对过滤的要求为:过滤能力大、质量好,酒和CO2的损失少,不影响酒的风味。过滤方式有硅藻土过滤、纸板过滤、微孔薄膜过滤等。

 

浊度单位及相互间的关系


  浊度,即水的浑浊程度,是由于水中含有泥沙、粘土、有机物、无机物、浮游生物和微生物等悬浮物质所造成的。常用浊度测定方法有分光光度法、目视比浊法、浊度计法。ISO标准所用的测量单位为FTU(浊度单位),FTUNTU(浊度测定单位)一致。


  分光光度法原理:在适当温度下,将一定量的硫酸肼与六次甲基胺聚合,生成白色高分子聚合物,以此作为浊度标准液,在一定条件下与水样浊度比较。


  目视比浊法原理:将水样与用硅藻土(白陶土)配制的标准液进行比较。相当于1mg一定粒度的硅藻土(白陶土)1000ml水中所产生的浊度,称为1度。


  浊度计法原理:根据ISO7027国际标准设计进行测量,利用一束红外线穿过含有待测样品的样品池,光源为具有890nm波长的高发射强度的红外发光二极管,以确保使样品颜色引起的干扰达到最小。传感器处在与发射光线垂直的位置上,它测量由样品中悬浮颗粒散射的光量,微电脑处理器再将该数值转化为浊度值(透射浊度值和散射浊度值在数值上是一致的)。

 

对露天锥形发酵罐冷却夹套的使用及控制方法的探讨 


1、9℃主酵期 

9℃主酵期。酵母代谢作用强烈,伴随着生成大量的CO2和释放出大量的热量。为了使罐体内各段酒液温度严格均衡地控制在(9±0.5)℃范围内,就必须开启发酵罐的冷却夹套进行降温。在此阶段,以控制上段温度为止,开启罐体上段或上、中两段冷却夹套进行降温,使罐体内酒液温度T上<T中<T下,形成一个由上至下逐渐降低的温度梯度。由于上部分酒液温度低,相对密度大,酒液就沿罐壁向下流动;底部酒液温度相对高,相对密度小,同时借助于酒液底部CO2上升的拖动力,使酒液由罐中央向上流动,形成自上而下的自然对流,以利酒液进行热交换达到温度均衡,而且也缩短主酵期。 

2、双乙酰还原期 


当酒液外观发酵度达60%65%时,即可认定转入双乙酰还原期,此时关闭罐体各段冷却夹套而使酒液自然升温至12℃~13℃,同时备压0.12MPa,进行双乙酰还原。该阶段产生热量相对较少,温升缓慢,可适合开启罐底或下段冷却夹套,控制还原温度,同时关闭中上段冷却夹套以减弱酒液对流,为酵母下一步凝聚沉降创造条件,但为了保持一定量的酵母悬浮数和避免有些沉降到锥底的酵母自溶,锥底温度最好控制在7℃~9℃。 

3、降温期 

3.1 5℃酵母回收期 

在此降温阶段,可同时开启罐体上、中、下三段冷却夹套,控制冷媒流量使下段>中段>上段,通过冷量梯度控制下段温度必须低于中段、上段1℃~2℃,以便罐体内酒液由上向下流动,以利于酵母沉降回收。


3.2 啤酒最大密度时的温度 

威斯勒(Weissler)提出,啤酒最大密度时的温度(简称TMD)可通过下式计算:TMD()4-(0.65Wp-0.24W) 
式中:Wp-啤酒真正浓度(%)W-酒精浓度(g/100g) 

啤酒的TMD3℃左右,因酒不同而稍有差异。在TMD的两侧,形成密度相同而温度不同的酒液,发生自行区划性的对流(见图1),使冷却夹套的冷量传递达不到要求,冷却速度下降,酒液温度下降缓慢。故在降温时,打破TMD两侧形成的温度梯度对节约时间相当重要。 

3.3 0℃期 

在此阶段,发酵结束,酒液的对流主要依靠控制各段冷却夹套的冷媒量所形成的温度梯度,使酒液密度发生变化而对流。由图1得知:啤酒的最大密度在3℃左右,在5→3℃降温区,酒液下降,故应控制酒液温度上低下高,使罐体三段冷却夹套的冷媒量上段>中段>下段,以使酒液在罐体内形成自上而上的对流,提高冷却速度。而在3—0℃降温区,为了打破TMD两侧所形成的温度梯度而发生的区划性对流,此时则主要开启锥部和下部冷却夹套,使酒液温度下低上高,这不仅是为了消除酵母本身产生的热量,也是为了使下部、锥部酒液冷却至0℃,以降低酒液密度,使酒液上升,罐壁形成自下而上的对流,从而使罐内酒液均匀快速地降至0℃,节约冷却时间和冷媒用量。 

4 贮酒期 


贮酒阶段,开启锥底冷却带,适当通入冷媒,使酒温控制在(-10)℃,保证酒体不返温,温度上高下低,温差<0.5℃,此时酒温控制以上部温度传感器为主,否则长时间贮酒情况下,导致罐的上部酒液结冰。 

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