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高浓酿造稀释技术在啤酒生产中的应用

放大字体  缩小字体 发布日期:2012-02-17
一、啤酒高浓酿造稀释技术的历史
高浓酿造稀释技术即采用高浓麦汁糖化和发酵。啤酒成熟后,在过滤时用饱和二氧化碳的无菌水酿造稀释成不同浓度的啤酒。高浓酿造后酿造稀释技术20世纪80年代传入中国,90年代中后期后酿造稀释技术在中国的啤酒行业开始兴起,发展势头良好。20世纪末期,中国啤酒企业陆续开始应用高浓酿造技术。
二、高浓酿造稀释的主要生产方法
高浓酿造稀释技术中涉及的方法主要包括:麦汁酿造稀释、前酿造稀释、后酿造稀释。麦汁酿造稀释主要针对糖化能力不足的工厂,为了提高糖化能力,一般在沉淀槽进行酿造稀释。前酿造稀释则主要针对发酵能力不足的工厂,前酵高浓,后酵酿造稀释;后酿造稀释则是典型的高浓酿造技术。糖化加水技术要求最简单,它对于酿造稀释水的要求最低,只要用正常的糖化水即可,而且发酵工艺无须调整,对啤酒的质量影响也小。发酵加水则是在发酵后期酿造稀释。越往后酿造稀释,技术条件要求越高。真正意义上的高浓酿造技术则是指过滤前后的加水酿造稀释。这样可以提高糖化、发酵、贮酒甚至过滤设备的利用率。采用此项技术,可以在不增加上述设备的条件下提高产量。
三、采用高浓酿造稀释技术的优势
1、在原有设备的基础上提高了啤酒产量,特别是在旺季,增产的灵活性具有重大的经济意义。
2、提高了设备利用率。后酿造稀释工艺提高了糖化、发酵、贮酒、过滤等工序的设备利用率。
3、降低生产费用。麦汁浓度高,含水量少,容积小,相应地加热、冷却、贮酒所消耗的能量降低15%,清洗和过滤费用以及污水处理等费用均有所降低。
4、多添加辅料,减低生产成本。
5、啤酒的风味稳定性和非生物稳定性提高
6、口感比较柔和淡爽。
四、高浓酿造稀释的技术要点
(一)麦汁制备
1、原料的选择和处理
高浓酿造应选用糖化力高、库值适中溶解较好的麦芽,以便于分解淀粉中的糖,提供麦汁较高浓度的α-AN含量。
2、增加投料量,减少加水比
由于物料吸水和流动性的限制,投料量增大,加水比也不能无限减小,加水比不能少于1:2.7。
3、煮沸锅中加糖或糖浆
在煮沸锅中添加糖或糖浆,以提高麦汁浓度。这是增加麦汁浓度,减少浸出物损失和克服麦汁过滤问题的有效而简单的方法。通常在煮终10分钟前加入,可选用的糖浆有三种:淀粉糖浆、大麦糖浆、复合糖浆。还有专用糖浆可供选择:低聚糖浆和异麦芽糖浆。低聚糖浆适合酿造低醇啤酒,异麦芽糖浆生产双歧因子啤酒。
4、酒花
麦汁浓度愈高,酒花利用率愈低。原因是α—酸的溶解随着酒花添加量的增加而降低;总α—酸和α—酸的收率随凝固物增加而减少;高浓麦汁的pH要低于正常酿造,α—酸和异α—酸的收得率有明显下降。因此,制备高浓麦汁,应酌量增加单位麦汁酒花用量,以保持啤酒所要求的苦味质,或在主发酵后添加酒花浸膏补充。
(二)麦汁制备操作技术要求
1、糖化生产时,尽量不要打开糖化、糊化锅等锅体的人孔,避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、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,减小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,但不能过度洗槽,避免多酚物质的大量溶出。洗槽时一般控制残糖浓度为1~1.5°P。
3、麦汁煮沸要彻底,煮沸强度要大于8%。保证麦汁的可凝固性氮的去除干净。蛋白质凝聚不充分,将最终影响成品啤酒的保质期,产生蛋白质浑浊。
4、严格控制麦汁回旋及静止时间。麦汁煮沸定型后,有大量的热凝固物析出。然而,仍有一些细小的蛋白质颗粒不易沉降,麦汁回旋给细小颗粒以离心力,缩短了其沉淀时间,麦汁回旋时间一般控制在30~40分钟之间。这样,即保证了麦汁热凝固物的去除,又避免了麦汁的过分与氧的接触。
5、控制好麦汁冷却,及时排除冷凝固物。
麦汁回旋完毕后,进行急冷却,麦汁速冷却后,有大量冷凝固物析出,麦汁冷却温度愈低,冷凝固物愈多,一般冷却时间控制在60分钟以下。大量的冷凝固物进入发酵罐后,要及时排冷凝固物。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着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140~160mg/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
麦汁中含氧量愈高,酵母增殖愈大,发酵愈旺盛,啤酒风味物质的生成量将愈多;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6~10mg/L为宜。使用分锅次满罐的麦汁,最后一锅麦汁可以不充氧,防止发酵罐麦汁氧含量过高,酵母增殖量过大,产生较多的影响啤酒风味物质。如果麦汁补氧量不足(<6ppm)时,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),也会导致细胞过度出芽和发酵,产生大量酵母,会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,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,所以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℃。切忌满罐温度不能过高,防止因突然降温受冷而影响酵母的繁殖,导致发酵迟缓,麦汁满罐时间不能超过18小时。
(三)发酵
1、酵母的选择:选育适合的高浓酿造的酵母。通过高浓驯养,选择耐酒精和高渗透压的酵母。高浓酿造的酵母不要与普通酵母混用。高浓酿造的酵母回收后,要一直应用到高浓发酵中,不要普通发酵和高浓发酵混用。
2、酵母的接种量:高浓发酵,酵母接种量要适当提高。提高接种量,发酵细胞浓度增大,发酵时间可缩短。接种量可提高至(1.8~2.5)×107/ml。
3、酵母的使用代数:由于高浓发酵对酵母的活力有所影响,酵母的使用代数要控制在5代之内,当酵母活性降低后,不要勉强使用,否则会造成发酵缓慢,酵母自溶,影响啤酒的质量。
4、为防止发酵过于猛烈,造成泡沫物质过量损失,满罐1、2天内可控制发酵温度稍低,如保持进罐温度1~2天,然后再自然升温。
5、要防止酵母在高温长时间和高浓度酒精接触,应尽早回收酵母,提高酵母回收质量,防止酵母自溶。
6、贮酒温度可进一步降低,由于高浓发酵产生的酒精数量提高,贮酒温度可降低至—1~-2℃。
7、由于高浓酿造的泡沫增多,满罐容量不宜过大,以80%罐容为好。
(四)发酵操作技术要求
1、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影响较大,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。
2、严格控制后贮时间
后贮时间长,风味物质含量会有小幅度上升。特别是啤酒消费淡季,后酵贮酒时间应严格控制,贮酒时间一般为7~14天,否则,将可能引起啤酒中风味物质含量增多。
3、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,要提高啤酒的质量,必须保证酵母质量。原菌种要保持性能稳定,不能出现变异、退化等现象,否则,很难保证最终产品的口味均一。
    选用优良的酵母菌种
    酵母菌种是影响啤酒风味的决定性因素,不同的酵母菌种生成的风味物质的种类和数量有很大的差别,在同等发酵条件下,有的酵母菌会产生比其它菌种高数倍的风味物质。酵母的接种量的大小对风味物质的生成量也有一定的影响,当加大酵母接种量时,酵母的繁殖量将减少,风味物质的生成量也相应减少;当接种量不足时,酵母的繁殖量将增大,产生较多的风味物质。因此,合理地选择酵母菌种是从根本上控制风味物质含量的最有效的方法。菌种是企业生产优质啤酒的前提,它决定了产品风味特征。全面、客观、真实地分析菌种的特性,最大程度地依据菌种特点、适应酵母菌种的生理特性,加强生产全过程酵母的使用和管理,为稳定产品质量提供可靠的保证,才能酿造出 质量高的啤酒来。
    酵母的控制要求
    回收使用的酵母泥,必须色泽洁白、无异味、无酸味,外观粘稠,酵母细胞形态大小均匀、饱满、液泡小,细胞壁薄,内容物不明显,无异形细胞。发酵液的杂菌和有害菌的检测结果,是评价该罐酵母受污染程度的标志,要本着“无菌使用酵母”的原则,微生物不合格的罐不能作为传代酵母使用。要坚持“先检查、后使用”的原则,回收酵母在添加使用前要进行检测,酵母的死亡率要低于5%、pH值不能高于5,pH值若高,说明酵母有自溶现象,这样的酵母泥不应再回收使用。酵母回收代数应控制在5代以内,保证酵母的强壮及良好的活性,保持啤酒良好的风味,同时也降低了传代酵母被杂菌污染的机率。
    实践证实,当发酵液外观糖度降至3.5OP时,开始封罐保压(0.08~0.10mpa),升压2~3天后开始回收酵母是最好的时机,这时的酵母多是活性高、发酵旺盛、强壮。这种回收的优点是:因酵母细胞不经过停滞期,直接进入快速生长期,所以起发快,发酵旺盛,降糖、还原双乙酰速度快,更能保证啤酒 质量的稳定。
    发酵过程中,酵母的沉降是有梯度的,下层多为衰老、死亡的细胞,并掺杂有大量冷凝固物等,中层则是在发酵旺盛期繁殖的、最具有活力的、强壮的、发酵力高的酵母,上层是较为轻质的酵母,并混有酒花树脂等杂质,质量较中层差。因此,在选用酵母时,要采取“掐头去尾,取中间”的方法。
满罐酵母数控制在(1.5~2.0)×107个/ml之间,酵母的接种量控制在0.8%为好,如果酵母接种量较少(低于1.0×107个/ml),会增加酵母细胞的繁殖时间,延长发酵周期,不利于酵母迅速形成生长优势,极易造成杂菌污染;相反如果接种量过高,会使新生的酵母细胞减少,而造成成熟、衰老的多,最终影响酵母的回收质量。
加强微生物控制管理,防止杂菌污染
啤酒生产的各个环节中,杂菌一旦浸入,将导致酒液混浊、酸败等现象,而啤酒发酵应在相对“纯净”的环境下进行,任何杂菌的侵入都将影响到发酵的正常进行,特别是污染了野生酵母的发酵液,会使啤酒中高级醇的含量明显上升。因此,应加强对啤酒中有害微生物检测,典型的有害菌为:四联球菌、醋酸菌、果胶杆菌类、巨球菌类等,醋酸菌给啤酒带来入口酸味;四联球菌类给啤酒带来不愉快的双乙酰味;果胶杆菌、巨球菌类给啤酒带来下水道臭味。要严格控制生产环节的清洗杀菌,保证按清洗杀菌工艺进行,各微生物控制点检测合格后再进行生产。要确保严格按杀菌工艺执行,给啤酒酿造提供良好的环境。每锅麦汁都要杀菌,发酵罐清洗杀菌后,要用无菌空气备压至0.01~0.02Mpa,使发酵罐保证有一定的正压力,防止空气进入而带入杂菌,进麦汁前,再用配制好的消毒剂杀菌一次。冷麦汁杂菌要求为0个/毫升、厌氧菌0个/100毫升;发酵液杂菌要小于5个/毫升、厌氧菌小于3个/100毫升
(五)滤酒
高浓酿造技术的实施过程中,滤酒和酿造稀释工艺非常重要。滤酒工艺可以不做变动,但是操作过程一定要严格控制,控制好发酵罐和清酒罐的压力稳定,绝对不要出现明显的压力波动。
(六)滤酒操作技术要求
1、过滤时,特别是用压缩空气备压时,会增加进入氧的机会,使啤酒氧化,对酒体产生影响。清酒罐要使用纯度99.99% 的二氧化碳备压,用脱氧水引酒,实行等压过滤,应用脱氧水流加硅藻土,清酒管道避免酒液形成端流而使清酒溶解氧含量过高。
2、清酒罐、罐装机要用CO2备压,避免氧的溶入。发酵结束后的每一个环节,都要严格控制酒液与氧接触,清酒溶解氧控制在0.05PPm以下,罐装后的清酒溶解氧要控制在0.2PPm以下,瓶颈空气控制在3ml以下。
3、保证CO2或N2等保护性气体的纯度。采用CO2或N2备压,前提条件是CO2或N2的纯度达99.99%以上,杂菌数≤1个/10分钟。
(七)酿造稀释
1、酿造稀释水的质量控制
酿造稀释用水,对啤酒风味和稳定性有巨大影响。酿造稀释用水应具有和啤酒相同的质量特性,如:生物稳定性、无异味和异臭、具有一定量的二氧化碳、与被酿造稀释啤酒具有相同的温度和pH值等。因此,酿造稀释用水需要经过特殊处理,如沙滤、活性炭滤、无菌处理、排氧、充二氧化碳、调节pH、冷却等。酿造稀释用水的基本要求:应符合饮用水标准,无任何微生物污染和化学污染;无异味和异臭,清澈透明、无悬浮物;无氯气味;溶解氧含量低,需排除空气;二氧化碳含量应接近或略高于啤酒的二氧化碳含量;无机盐:铁、锰含量十分低,低钠、低总盐量,控制水总硬度≤3度;总碱度低。
2、酿造稀释酒的质量控制
酿造稀释啤酒的质量与正常酿造的啤酒相比是有一定的差距,但是可以控制与正常啤酒的质量接近。在某些指标上,两者互有高低,在风味上是存在一定差异。一般地讲,酿造稀释啤酒的风味柔和一些。啤酒高浓酿造技术不能简单的理解为控制配比浓度。酿造稀释酒的质量要求除了满足必须的理化、卫生指标外,对酿造稀释酒的外观、泡沫、香气和口味及保质期必须有特殊的要求。即要求酒体外观清亮透明,无明显沉淀物和悬浮物,泡沫洁白细腻、持久挂杯,口味纯正、酒体协调、无老化味等。但是酿造稀释后的啤酒或多或少的出现诸如泡沫粗糙、泡持力下降、酒体寡淡、水味重非生物稳定性差等质量问题。其原因是多方面的,从原料的选择、工艺的调整及控制、水的处理、各种添加剂的使用及设备状态等,都可能影响酿造稀释酒的质量,哪一方面出现问题,哪怕是小小的问题,都将影响到最终产品的质量。
3、酿造稀释啤酒的后修饰
啤酒后修饰技术是指为改善啤酒品质,加入某些添加剂以弥补工艺执行无法完成的技术指标的方法。注意:啤酒后修饰技术不能掩盖原料及生产工艺缺陷而造成的产品质量问题,用于啤酒后修饰的添加剂主要有:啤酒抗氧化剂、保鲜剂、胶体稳定剂、泡沫稳定剂、调色剂等。使用这些添加剂对于改善高浓酿造稀释酒的品质,可以起到良好的效果。针对某一问题需要添加某一添加剂时,可能会导致其他问题的出现,因此,使用添加剂时,应权衡利弊,做出合理的选择。例如:a、添加焦糖色素:增加啤酒色度及麦芽香味,改善啤酒酒体淡薄的问题。b、添加酒花浸膏:增加啤酒泡沫,提高酒花香及苦味度。c、添加乙基麦芽酚:增加啤酒醇厚度,降低酿造稀释酒水味。d、添加抗氧化剂:预防啤酒氧化,防止出现酒体失光、浑浊e、添加酶清:去除影响啤酒非生物稳定性的敏感蛋白等。

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