啤酒工厂酵母管理【行业特制】.ppt
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1、啤酒工厂酵母管理,李永仙 顾国贤 江南大学生物工程学院,1,专家资料,一. 啤酒酵母的扩大培养,啤酒工厂是一个从啤酒酵母开始,发酵时将需要接入151018个细胞,酵母的扩大培养是否正确合理将深刻影响发酵、影响啤酒风味。严格的无菌操作、适宜的培养基、合理的扩大比、正确的通风量和移种时间是扩培的关键。,2,专家资料,1、 培养基,优良的麦汁是酵母适宜的培养基。 目前很多工厂扩培麦汁(实验室和大生产)直接采自大生产的麦汁,而生产啤酒经常是过高的辅料比,过低的麦汁浓度和氨基氮,贫乏的营养状态培养不出健壮、优良的酵母,3,专家资料,在实验室阶段的扩培,要求选择优良的麦芽,低辅料比(1520%),在实验室
2、制备。较长时间的糖化,麦汁浓度控制在11oP,低苦味值(约12),并且在麦汁煮沸时添加鸡蛋清澄清麦汁,培养器皿干热灭菌后,麦汁采用温和的条件进行消毒(如:0.04MPa,20min)。严禁在消毒时形成过多焦糖和类黑色素等有害物质。 作为大生产的扩培麦汁,也应专门为酵母扩培制造一锅特殊的啤酒麦汁,辅料比不宜超过25%,麦汁氨基氮高(如200mg/L麦汁以上),麦汁浓度为11oP(特别对于一级、二级扩培)。,4,专家资料,2、 大生产麦汁杀菌 我国很多啤酒厂汉生罐麦汁杀菌采用0.1MPa,30min,这样的杀菌条件过于强烈,再因为汉生罐一般没有搅拌器,麦汁在罐内加热升温和降温均采用汉生罐的夹套进行
3、,罐内麦汁对流慢、传热慢、时间过长(68h),杀菌后麦汁颜色过深,并形成大量焦糖和类黑色素等对酵母有毒的物质,营养成分(如氨基酸、维生素等)也损失过多。 实际上我们并不追求麦汁绝对无菌,只求对啤酒有害的微生物如野生酵母、大肠菌群、变性黄杆菌、乳酸菌等全部死灭,而对某些耗氧微生物和孢子,由于不在啤酒发酵中繁殖,他们的存在与否不会对啤酒发酵和风味造成损害。所以大生产扩培麦汁只要求消毒,条件可温和得多。,5,专家资料,国外很多啤酒厂大生产麦汁,直接采用经回旋沉淀槽沉淀后的热麦汁输送至酵母扩培间二级种子罐,适当补充营养物质(如添加酵母营养盐),用外置薄板加热至100,保持20min,再用外置薄板冷却至
4、汉生罐培养温度,泵入汉生罐。作为汉生罐培养麦汁,不用再消毒。留下的作二级扩培麦汁,这样麦汁既能保证无菌,又能保证麦汁营养和少产生多酵母有毒害的物质 。,6,专家资料,3、 扩大比,在逐级扩大培养中,正确选择扩大比,会影响到起始细胞浓度、扩大培养时间、酵母菌龄一致性以及在扩大培养中抵抗杂菌污染的能力。扩大比遵循的原则如下:在汉生罐以前各级,由于采用较高培养温度(2527),酵母倍增时间短,无菌操作条件好,可采用比1020;反之,汉生罐以后各级,采用低温培养(不大于13),酵母倍增时间长,杂菌污染机会多,扩大比宜小,一般145。,7,专家资料,例如:大罐发酵,每罐麦汁量为100m3,若希望发酵接种
5、后细胞培养后浓度为1520106/ml,则汉生罐以后各级扩大比若定为15,可按如下安排,设每一级细胞培养浓度为75106个/ml。则最末一级(N)罐有效容积为大罐容积: Vn=(18.75106 /75106 )100m3 =25m3,n-1: 25 m3/5=5m3 n-2: 5m3/5=1m3 n-3: 1m3/5=0.2m3(即定为汉生罐容积),8,专家资料,目前在一些啤酒生产厂家中,酵母扩大培养增殖级数太少,常常采用培养过程中追加麦汁(分次追加法)来补救,例如上例缺少5m3一级,直接从1 m3至25m3级。可用先加5m3麦汁培养24h,再补6m3麦汁培养812h,再补13m3麦汁培养6
6、8h,但这种方法仅仅是一种无奈之举。这样的结果使一级酵母将长时间处于低颉氨酸麦汁中,形成较多的双乙酰前驱物质(-乙酰乳酸),同时由此培养出的种酵母,菌龄差异大,大小不整齐,均会影响到第一次发酵。,9,专家资料,4、培养条件,(1)温度 卡尔酵母最适生长温度是31.634,,实际生产的扩大培养过程中,还需考虑到减少酵母的死亡率、减少染菌的可能及让酵母逐步发酵温度。因此,酵母扩大培养采用逐级降低温度的方法。 例如,对于国内的青岛酵母,扩大培养过程中的温度变化为:液体试管(28) 小锥型瓶(25) 大锥型瓶(23)卡氏罐(20) 汉生罐(1315))一级繁殖罐(1213) 二级繁殖罐(1112) 发
7、酵(10) 不同的菌株有不同的温度适应性,培养温度的确定应参照其最佳的发酵温度。,10,专家资料,(2)、通风: 啤酒酵母可以在好气或厌氧条件下繁殖,但效果不同。酵母菌进行有氧呼吸1mol麦芽糖时可以获得较多合成细胞用的能量(38个ATP),每消耗1g糖能得到0.5g酵母干物质;在进行无氧发酵时,每消耗1g糖仅能得到0.0278g酵母干物质,而且会积累较多抑制繁殖的酒精,当麦汁中某种氨基酸缺乏时,氨基酸转换困难,细胞合成就受到阻遏。在扩培过程中,氧是非常重要的“营养物质”。,11,专家资料,实际生产中,溶氧控制水平及措施: 实验室培养阶段:容器装液量不超过1/2,留有孔穴,有氧气;使用棉塞,提
8、供氧进入途径;灭菌后,培养基放置23d,使麦汁吸氧;接种后48h振荡一次,排出CO2,吸入O2。 汉生罐:溶氧水平6.0mg/L培养4h后,每个12h,通风10min;培养到24h后,每隔34h,通风5min。 繁殖罐:溶氧水平一级繁殖罐45mg/L,二级繁殖罐34mg/L培养6h,每隔6h通风1015min;20h后,每隔6h通风10min。,12,专家资料,二、啤酒酵母的接种 下面啤酒发酵中,由理论和经验可以概括为: 每1度麦汁发酵需接种密度为1106个/mL,但不低于8106个/mL; 每1度麦汁主发酵最高温度为1,但不低于8; 每1度麦汁发酵麦汁溶氧水平为1mg/L,但不低于8mg/L
9、; 酵母在发酵中增殖遵循: M=Z02n 式中:M-发酵中酵母最高密度; Z0接种活细胞密度; n增殖级数。,13,专家资料,理论上认为,为了控制发酵代谢副产物(如高级醇和醛类)不产生过多,应控制n3。 发酵中酵母最高密度M受酵母品种、培养基营养状态、发酵温度和溶氧水平和接种量的制约。对国内多数啤酒厂家使用的酵母,在11P麦汁,在1011P发酵时,一般最高密度可达6065106个/mL,若要n小于3,如n=2.5,则65106ZO22.5,ZO=11.5106个/mL。 接种量过低,酵母增值慢,起酵慢、增殖级数大,发酵中产生的高级醇会增多。接种量过高,起酵快,降糖快,酵母易衰老,后酵时酵母死亡
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