发酵过程中异常情况及解决措施共11页Word文件下载.docx
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称“老师”为“先生”的记载,首见于《礼记?
曲礼》,有“从于先生,不越礼而与人言”,其中之“先生”意为“年长、资深之传授知识者”,与教师、老师之意基本一致。
发酵液的澄清是一种自然的凝聚、沉降悬浮颗粒(包括酵母、冷凝固物等)的过程,这是一种简单但由耗时比较长的形式,这种自然沉降遵循斯托克斯定律(球形物体在流体中运动所受到的阻力,等于该球形物体的半径、速度、流体的黏度与6π的乘积)。
这个定律叫做斯托克斯定律:
如果物体在流体中因自身的重量而下落,根据上面公式,则为最终速度。
)从上式中可以看出,发酵液的澄清即悬浮混浊颗粒的沉降,受混浊颗粒的大小和液体黏度的影响较大,因此,要加速发酵液的澄清,必须设法去减小液体的黏度,增加混浊颗粒相互凝聚成大颗粒的机会。
其次,对自然澄清的形式来说,液体中混浊颗粒的沉降还与沉降的距离、液体的运动程度有关,因为液体的不规则运动和较大的沉降距离都不利于颗粒的沉降,因此贮酒时的静止、罐的直径或高度都是发酵液澄清的重要条件。
1、宋以后,京师所设小学馆和武学堂中的教师称谓皆称之为“教谕”。
至元明清之县学一律循之不变。
明朝入选翰林院的进士之师称“教习”。
到清末,学堂兴起,各科教师仍沿用“教习”一称。
其实“教谕”在明清时还有学官一意,即主管县一级的教育生员。
而相应府和州掌管教育生员者则谓“教授”和“学正”。
“教授”“学正”和“教谕”的副手一律称“训导”。
于民间,特别是汉代以后,对于在“校”或“学”中传授经学者也称为“经师”。
在一些特定的讲学场合,比如书院、皇室,也称教师为“院长、西席、讲席”等。
贮酒期发酵液澄清不好的原因:
经过规定时间的静止贮酒以后,发酵液仍然混浊不清,造成这种现象的主要原因有:
a)原料质量差(麦芽溶解度差),糖化效果不良,带入后发酵许多
胶黏性物质(如葡聚糖、糊精等),导致发酵液的黏度较高,影响颗粒物质的沉降;
b)贮酒酒龄太短,凝固物颗粒与酵母沉降时间不足;
c)升温糖度提前,导致大量的混浊物质和酵母悬浮,随着温度的不断降低,冷凝固物细粒不断析出,但没有能凝聚成较大颗粒物质沉降;
d)封罐糖度偏高,酵母细胞数偏多,导致后发酵持续时间较长,液体处于运动状态,混浊颗粒不易沉降;
e)发酵温度偏高,发酵液PH偏高,都会影响冷混浊等颗粒物质的凝聚沉降,较高的PH还会使发酵液黏度有所上升,影响澄清;
f)酵母凝聚性能太差,发酵度太低,制麦过程和糖化过程中蛋白质分解程度不足,或是去除冷、热凝固物效率太低,都会影响发酵液的澄清;
g)麦汁或发酵液污染杂菌,发酵液酸化,会使部分凝固物颗粒带有相斥电荷,不能凝聚沉降;
h)添加高泡酒的发酵液静置时间太短。
发酵液澄清不良一般只能通过延长澄清时间或添加澄清剂如单宁、鱼胶等加以处理,对一些因发酵不旺盛或发酵度偏低造成的后发酵液澄清不良,可以添加10-15%的高泡酒加以改善。
如果能控制好原料质量,特别是麦芽的溶解度(蛋白质和葡聚糖等胶体物质的分解程度),控制好麦汁组成(糖化效果)、酵母质量和微生物,加上对发酵温度等一些工艺条件的控制,发酵液澄清不良的情况是可以减少或避免的。
2、发酵降糖太慢:
在主发酵过程中,每天降糖的速度不是完全一致的,在高泡期间降糖速度比较快,在起始发酵和终止发酵前的一段时间内,降糖速度稍慢一些。
所谓降糖速度慢指的是高泡期间降糖值不足1°
P。
这种不正常的现象将会影响发酵设备的周转与啤酒的产量。
降糖速度慢大致有以下原因:
1)麦汁组成不良
a)麦汁可发酵性糖偏低,非糖类物质含量偏高,使酵母起发后即停止发酵或发酵迟缓;
b)麦汁a-N偏低;
c)溶解氧含量少;
d)嘌呤核嘧啶类含量不足,影响酵母发酵的速度;
2)酵母质量差
b)酵母菌种不良,发酵性能极差;
c)酵母使用代数较高,死亡率高;
d)酵母衰老,出芽率低,增殖速度慢,或酵母凝聚过早;
e)酵母添加量少,添加后混合不均匀,悬浮酵母细胞数少,起发速度慢;
f)酵母贮养时间长,在添加前没有进行麦汁活化处理,酵母代谢活性较差,酵母的滞缓期相应延长,或是因贮养时间过长,死亡率增加。
3)发酵温度控制不当
a)麦汁冷却温度过低,酵母增殖速度慢,起发速度慢;
b)主发酵冷却速度过快,使发酵液迅速降温,酵母过早凝聚沉降;
c)麦汁PH控制不当;
(PH偏低,酵母易沉降,使悬浮细胞数少;
PH偏高,使植酸盐不能充分分解为肌醇和磷酸盐,使酵母生长机能受阻,发酵性能降低。
若出现前期酵母降糖速度慢,有以下处理办法:
a)进入高泡期后,降糖速度仍慢,可以暂时不降温,可适当提高温度0.5-1°
C或适当追加强壮的酵母和新鲜的麦汁,以维持正常的发酵;
b)如降糖速度随着时间的延长和温度的升高仍没有明显的改善,则可以将此发酵液分割2-3罐,分别追加强壮的酵母和新鲜的麦汁,进行适当的调整与补偿;
3、发酵过程降糖太快:
1)原因:
a)酵母添加量过多,繁殖酵母细胞数太高;
b)酵母添加时,麦汁温度太高,如超过10°
C,使酵母迅速增殖,发酵降糖太快;
c)发酵过程温度控制不当,高温持续时间长;
d)麦汁组成很好,可发酵性糖和a-N含量高,供氧过于充足,促使酵母发酵过于旺盛;
2)处理方法:
a)控制酵母添加量;
b)合理控制满罐麦汁温度,控制好发酵温度;
c)调整原辅料配比,调整糖化工艺,控制麦汁组分中可发酵性糖的比例;
d)调整麦汁充氧量,防止充氧过度。
4、发酵罐罐壁结冰
a)冷媒温度太低;
b)发酵罐冷带夹套设计不合理;
c)测温点布置不合理,不能真实反映罐内温度,造成控温误差;
d)罐内酒液对流差。
2)处理方法:
a)控制冷媒温度-4~-6°
C,不应低于-8°
C;
b)冷却面积,冷却段布置合理,冷媒介质的进口部设计在发酵罐的低温区;
c)测温点部设在冷却带上;
d)低温贮酒时间不宜太长。
5、大罐酵母出现了污染,但生产上又缺少酵母,不能丢弃,应如何处理?
大罐回收酵母一般不清洗,如污染杂菌,可采用酸洗。
首先将食用磷酸用无菌水稀释一倍,酵母泥在低温状态下边搅拌边加入稀释磷酸,使酵母泥PH为2.2-2.8,保持0.5-3hr,即直接接种与麦汁中。
酵母泥PH及处理时间随污染状况定,污染严重,PH应低,时间应长些。
酵母泥处理时间应和使用时间配合好,处理后即可使用。
6、贮酒期结束时,双乙酰含量偏高的原因,如何处理?
迄今为止,已知的啤酒生产中形成双乙酰的途径可能有3个:
i.在酵母合成代谢过程中,当a-酮酸合成缬氨酸的时候会产生一种必然的中间产物,称为a-乙酰乳酸,a-乙酰乳酸通过非酶分解(但需要一定温度条件)即形成双乙酰。
ii.乙酰辅酶A与羟乙基胺素的焦磷酸盐(称活性乙醛)的直接缩合,进一步放出辅酶A而双乙酰。
iii.污染了可以生成双乙酰的杂菌,主要是片球菌。
这三种途径中的第一种产生双乙酰的数量最多,而且不同的酵母菌种,不同的发酵速度,不同的麦汁组成,产生双乙酰及其前驱的数量也不同。
由于双乙酰对酵母菌有毒害作用,所以酵母菌一般具有还原双乙酰的能力,可以把双乙酰还原成丁二醇,从而减少对啤酒口味的影响。
在整个发酵过程中,双乙酰形成和被还原主要在主发酵过程中完成。
这是因为酵母菌在主发酵期间有旺盛的代谢活力,会在合成缬氨酸的同时形成a-乙酰乳酸,而活性乙醛的形成也会产生一定数量的双乙酰。
但是,由于主发酵期间大量的悬浮酵母细胞又会很快将双乙酰还原,所以主发酵是双乙酰大量形成而又大量被还原的过程。
影响和消除双乙酰的方法:
1)减少a-乙酰乳酸的生成:
a)酵母菌株:
现代研究发现,酵母菌株不同,由活性乙醛和酮酸
合成a-乙酰乳酸的缩合酶活性差异很大。
在相同发酵条件下,有的双乙酰峰值达0.8~1.2mg/L,有的仅0.3~0.4mg/L,这也证明前驱物质a-乙酰乳酸合成量有很大差别。
这些低双乙酰峰值的菌株,可以用化学诱变法获得,也可以从传统菌株自然变异中优选出来。
b)提高麦汁中a-N水平:
有实验证实把麦汁中缬氨酸水平从
85mg/L增加到160mg/L,双乙酰峰值从0.85mg/L降低至0.40mg/L。
(表1)
表1.麦汁a-N和双乙酰峰值的关系(mg/L)
a-N含量
100
120
140
160
180
200
220
双乙酰峰值
1.4
1.1
0.9
0.8
0.7
0.6
0.45
2)加速a-乙酰乳酸的非酶氧化分解:
由于a-乙酰乳酸是双乙酰的前驱物质,非酶促氧化分解速度远远低于酵母对双乙酰的酶促还原速度。
a-乙酰乳酸非酶氧化双乙酰酶促还原2,3-丁二醇
这总反应速度取决于非酶氧化分解速度,加快速度也能最终加速双乙酰的含量。
若a-乙酰乳酸不能再发酵前期迅速氧化分解,在发酵后期乃至贮酒期,由于发酵液中氧化还原电位降低,a-乙酰乳酸氧化更困难,它就不能彻底转化成双乙酰而残留于啤酒中。
在灌装以后,由于瓶和罐中存在空气和溶氧,氧化分解反应会继续发生,而此时已经不存在酵母还原酶,导致在包装啤酒中,双乙酰含量回升。
加速a-乙酰乳酸氧化分解的技术有:
提高麦汁溶氧水平,发酵前期适当进行通风搅拌,酵母在发酵前期有强发酵力(生成CO2)和产酸能力,迅速降低发酵液PH(从PH5.4降低至4.4-4.3)。
3)控制和降低酵母的增殖浓度:
a-乙酰乳酸是酵母繁殖细胞的伴随产物,控制增殖浓度是降低a-乙酰乳酸产生的重要因素。
提高酵母接种量,降低酵母在发酵液中的繁殖温度,控制麦汁中a-N水平不高于220mg/L,以抑制酵母增殖浓度,从而控制a-乙酰乳酸的生成量。
现代工艺采用较低接种温度(低于主酵最高温度3~4°
C接种),接种后酵母浓度在(1.5-2.0)×
107个/ml,主酵中酵母最高浓度控制在(6.0-7.0)×
107个/ml,均能有效的降低a-乙酰乳酸的产量。
4)加速双乙酰的还原
a)酵母菌株的影响:
双乙酰前驱物----a-乙酰乳酸产生后被酵母细
胞分泌至发酵液中,非酶氧化形成双乙酰,而双乙酰还原必须依赖于酵母细胞体内的还原酶,也就是双乙酰需进入酵母细胞内才能被还原。
各种啤酒酵母,细胞壁透过双乙酰的能力差异很大,严重影响双乙酰的还原速度。
在双乙酰还原阶段加大罐压(0.14-0.16Mpa),也能促进双乙酰渗透进入细胞被还原。
酵母变异株-----呼吸缺陷型(小菌落变异),由于此酵母缺乏琥珀酸脱氢酶和细胞色素氧化酶,也会减弱双乙酰的还原。
b)双乙酰还原阶段酵母细胞浓度的影响(表2):
双乙酰还原阶
段依赖于酵母分泌的醇脱氢酶,过低的酵母细胞数必然会影响双乙酰还原。
在现代大罐发酵中,外观糖度降至3.8°
P时,一般不分离酵母,悬浮在发酵液中的细胞浓度取决于酵母的凝聚性,但不论酵母的凝聚性如何,其细胞浓度可维持在(1.0-4.0)×
107个/ml,因此能加速双乙酰的还原。
表2.酵母细胞浓度对双乙酰还原的影响
细胞浓度(×
107个/ml)
双乙酰值(mg/L)
还原时间(d)
2.0
1.0
0.3
0.71
0.72
0.69
0.70
2
0.54
0.63
0.65
5
0.28
0.36
0.52
060
8
0.15
0.22
0.39
0.55
12
0.10
0.23
0.43
15
0.08
0.13
0.35
20
0.06
0.30
c)双乙酰还原阶段温度的影响:
提高还原温度是促进双乙酰迅速降低的有效措施(表3)
表3.双乙酰还原温度和双乙酰含量的关系
还原温度°
C
18
10
4
0.74
3
0.20
0.44
0.56
0.68
0.32
0.46
0.62
0.03
0.16
0.31
5)二氧化碳洗涤可以促进凝聚酵母细胞重新悬浮,促进发酵液对流,有利于消除双乙酰,同时也可以将一部分挥发性物质带出。
6)α-乙酰乳酸脱羧酶的加入
将酶制剂а-乙酰乳酸脱羧酶直接加入至冷麦汁中,一起进入发酵罐。
该酶通过迅速脱羧反应,将α-乙酰乳酸转化为3-羟基-2-丁酮,大大降低了酒液中α-乙酰乳酸的积累,从而减少双乙酰的生成和还原时间,缩短了发酵周期。
7)采取措施提高酒液的还原性
尽量减少酒液与氧接触的机会,以阻止α-乙酰乳酸的氧化。
主要从以下几方面控制:
a)滤酒过程中可以添加抗氧化剂等,如添加少量的偏重亚硫酸钾或亚硫酸氢钠等氧化剂,阻止α-乙酰乳酸的氧化。
b)避免清酒在管路中产生涡流现象,这样会使清酒中溶解氧的含量增加。
c)灌装过程中使用二氧化碳备压,并采用二次抽真空,来降低灌装增氧量。
d)采用高压引沫除氧装置,降低瓶颈空气的含量,控制在lml/L以下。
e)啤酒巴氏杀菌温度不宜过高,杀菌强度应控制在15~20PU。
f)加强发酵工艺卫生管理,杜绝杂菌污染。
野生酵母会产生双乙
酰,许多细菌也能产生双乙酰,还有部分细菌虽不能产生双乙酰,但它们会影响到酵母的还原能力,造成双乙酰还原困难,使啤酒中双乙酰含量增加。
因此,在生产过程中,应加强工艺卫生管理,搞好容器的CIP卫生,防止杂菌污染。
7、酵母自溶
原因:
当罐下部温度与中、下部温度差1.5℃—5℃以上时,会造成酵母沉降困难和酵母自溶现象。
罐底酵母泥温度过高(16℃—18℃)、维持时间过长,也会造成酵母自溶,产生酵母味,有时会出现啤酒杀菌后混浊。
解决办法:
检查仪表是否正常;
及时排放酵母泥;
冷媒温度保持为-4℃,贮酒期上、中、下温度保持在-1℃—1℃之间。
以上所述,均是发酵阶段时常易出现的异常情况,仅供参考。
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