生化工程论文9789.pdf
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1、1/9 啤酒发酵 摘要:根据工业啤酒发酵生产过程和方法,粗略的介绍其生产流程及影响因素,同时介绍啤酒种类及酒槽的利用。关键词:啤酒发酵,露天锥形发酵罐,啤酒种类,酒槽饲养。啤酒是在二十世纪初传入中国的,在传入中国之后,特别是近几十年,啤酒工业在中国有了飞速发展,现如今,中国已经是世界上第一大啤酒生产国家。作为第一,我国更应该将这项技术进行深刻的研究,是这项技术得到发展。葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖和麦芽三糖是麦芽汁中的主要可发酵糖分,啤酒发酵过程是指啤酒酵母在一定条件下,利用麦汁中的可发酵性物质而进行的正常生命活动,而啤酒就是啤酒酵母在生命活动之中所产生的产物。由于酵母菌类型的不同,发酵的条件和
2、产品要求、风味等的不同,造成发酵方式也不相同。根据酵母发酵类型不同可把啤酒分成上面发酵啤酒和下面发酵啤酒。一般可以把啤酒发酵技术分为传统发酵技术和现代发酵技术。现代发酵主要有圆柱露天锥形发酵罐发酵、连续发酵和高浓稀释发酵等方式,目前主要采用圆柱露天锥形发酵罐发酵。啤酒酿造的原料为大麦酿造用水酒花酵母以及淀粉质辅助原料(玉米大米大麦小麦等)和糖类辅助原料等。其生产大致可分为麦芽制造啤酒酿造啤酒灌装 3 个主要过程。2/9 现在啤酒生产的方法主要有七种,分别是:(1)浓醪发酵1967 年开始应用于生产。是采用高浓度麦汁进行发酵然後再稀释成规定浓度成品啤酒的方法。它可在不增加或少增加生产设备的条件下
3、提高产量。原麦汁浓度一般为 16P 左右。(2)快速发酵通过控制发酵条件在保持原有风味的基础上缩短发酵周期提高设备利用率增加产量。快速发酵法工艺控制条件为在发酵过程某阶段提高温度增加酵母接种量进行搅拌。(3)连续发酵1906 年已有啤酒连续发酵的方案但直到 1967年才得到工业化的应用。主要应用国家有新西兰英国等。由于菌种易变异和杂菌的污染以及啤酒的风味等问题使啤酒连续发酵工艺的推广受到限制。(4)圆柱圆锥露天发酵罐目前最常用的啤酒生产方法,1966年起开始应用于生产。其主要优点为可缩短发酵周期节约投资回收 CO2 和酵母简便有利于实现自动控制。目前单罐容积在 600Kl的已很普遍材质一般为不
4、锈钢。(5)纯生啤酒的开发随著除菌过滤无菌包装技术的成功自70 年代开始开发了不经巴氏杀菌而能长期保存的纯生啤酒。由于口味好很受消费者欢迎。目前有的国家纯生啤酒已占整个啤酒产量的50。(6)低醇无醇啤酒的开发为汽车司机妇女儿童和老年人饮用的一种清凉饮料。它的特点是酒精含量低。无醇啤酒酒精含量一3/9 般在 0.51泡沫丰富口味淡爽有较好的酒花香味保持了啤酒的特色。(7)固定化酵母生产啤酒的研究70 年代开始研究目的在于大幅度缩短发酵周期。实质上是为了克服菌种变异杂菌污染问题而且是更为快速的连续发酵工艺。已取得的成果为前发酵由传统法的 510 日缩短为 1 日可连续稳定运行 3 个月。其中,圆柱
5、露天锥形发酵罐发酵是目前世界上最常用的发酵方法,该发酵方法的罐主体呈圆柱形,罐顶为圆弧状,底部为圆锥形,具有相当的高度(高度大于直径),罐体设有冷却和保温装置,为全封闭发酵罐。圆柱锥形发酵罐既适用于下面发酵,也适用于上面发酵,加工十分方便。德国酿造师发明的立式圆柱锥形发酵罐由于其诸多方面的优点,经过不断改进和发展,逐步在全世界得到推广和使用。我国自 20 世纪 70 年代中期,开始采用这种方法,目前国内啤酒生产几乎全部采用此发酵法。啤酒发酵的工艺参数包括:(1)发酵周期,由产品类型、质量要求、酵母性能、接种量、发酵温度、季节等确定,一般 1224 天。(2)酵母接种量,一般根据酵母性能、代数、
6、衰老情况、产品类型等决定。(3)发酵最高温度和双乙酰还原温度,啤酒旺盛发酵时的温度称为发酵最高温度,双乙酰还原温度是指旺盛发酵结束后啤酒后熟阶段4/9(主要是消除双乙酰)时的温度,一般双乙酰还原温度等于或高于发酵温度,这样既能保证啤酒质量又利于缩短发酵周期。(4)罐压,根据产品类型、麦汁浓度、发酵温度和酵母菌种等的不同确定。(5)满罐时间,从第一批麦汁进罐到最后一批麦汁进罐所需时间称为满罐时间。(6)发酵度,可分为低发酵度、中发酵度、高发酵度和超高发酵度。影响因素:在发酵的过程中,如果酵母紧缺的话还可以在双乙酰还原后期进行一步酵母菌的回收操作。在发酵的过程当中,啤酒酵母所起到的作用是不可替代的
7、,同时,研究新型的啤酒酵母之后应用于实践,对工业生产啤酒将有十分巨大的作用,所以,对新型啤酒酵母的发展也是在啤酒发酵研究当中所不可缺少的。在啤酒发酵过程中,乙醇脱氢酶是酿酒的一种阻碍酶,敲出编码它的基因可以是酿酒成品量获得提高,在敲出了 sfa1 基因后,可以获得乙醇合成量得到提高的基因突变株。突变株的乙醇产率可以提高8%。破坏啤酒酵母工业菌株 YSF31 的 adh2 基因,在其基因位点插入来源于 YSF31 的 GSH1 基因和铜抗性筛选标记 CUP1 基因。通过铜5/9 抗性筛选转化子,经 PCR 和乙醇脱氢酶活性测定,可获得一种啤酒酵母工程菌,实验表明,自克隆菌株乙醇脱氢酶活性是受体菌
8、的65%,谷胱甘肽含量比受体菌高 34%,其他发酵指标没有明显变化,这一技术有十分重要的应用价值。可以参考作为啤酒酿造菌。将啤酒酵母的 ECM25 基因进行敲除,在有氧条件下 GSH 分泌量在对数生长期比原菌高 21%(11 度时)和 15%(28 度时),同时,在锥形瓶中连续发酵后,转化菌成品酒中 GSH 含量分别提高 32%和14%,其它常规指标没有明显的差别,说明这是一种有抗老化能力的优良啤酒酵母菌种,可以提高啤酒风味的稳定性。二氧化硫在啤酒中具有抗氧化的功能,所以控制其产量对降低啤酒的氧化作用,提高啤酒的风味就有十分重要的作用,通过克隆MET14 基因,重组表达质粒在啤酒工业酵母中表达
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