啤酒发酵工艺研究现状论文

现代发酵技术主要包括大容量发酵罐发酵法（其中主要是圆柱露天锥形发酵罐发酵法）、高浓糖化后稀释发酵法、连续发酵法等。（一） 锥形发酵罐发酵法传统啤酒是在正方形或长方形的发酵槽（或池）中进行的，设备体积仅在5～30m，啤酒生产规模小，生产周期长。20世纪50年代以后，由于世界经济的快速发展，啤酒生产规模大幅度提高，传统的发酵设备以满足不了生产的需要，大容量发酵设备受到重视。所谓大容量发酵罐是指发酵罐的容积与传统发酵设备相比而言。大容量发酵罐有圆柱锥形发酵罐、朝日罐、通用罐和球形罐。圆柱锥形发酵罐是目前世界通用的发酵罐，该罐主体呈圆柱形，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，开始采用室外圆柱体锥形底发酵罐发酵法（简称锥形罐发酵法），目前国内啤酒生产几乎全部采用此发酵法。1．锥形罐发酵法的特点（1）底部为锥形便于生产过程中随时排放酵母，要求采用凝聚性酵母。（2）罐本身具有冷却装置，便于发酵温度的控制。生产容易控制，发酵周期缩短，染菌机会少，啤酒质量稳定。（3）罐体外设有保温装置，可将罐体置于室外，减少建筑投资，节省占地面积，便于扩建。（4）采用密闭罐，便于CO2洗涤和CO2回收，发酵也可在一定压力下进行。即可做发酵罐，也可做贮酒罐，也可将发酵和贮酒合二为一，称为一罐发酵法。（5）罐内发酵液由于液体高度而产生CO2梯度（即形成密度梯度）。通过冷却控制，可使发酵液进行自然对流，罐体越高对流越强。由于强烈对流的存在，酵母发酵能力提高，发酵速度加快，发酵周期缩短。（6）发酵罐可采用仪表或微机控制，操作、管理方便。（7）锥形罐既适用于下面发酵，也适用于上面发酵。（8）可采用CIP自动清洗装置，清洗方便。（9）锥形罐加工方便（可在现场就地加工），实用性强。（10）设备容量可根据生产需要灵活调整，容量可从20～600m不等，最高可达1500m。2. 锥形罐工作原理与罐体结构（1）锥形发酵罐工作原理锥形罐发酵法发酵周期短、发酵速度快的原因是由于锥形罐内发酵液的流体力学特性和现代啤酒发酵技术采用的结果。接种酵母后，由于酵母的凝聚作用，使得罐底部酵母的细胞密度增大，导致发酵速度加快，发酵过程中产生的二氧化碳量增多，同时由于发酵液的液柱高度产生的静压作用，也使二氧化碳含量随液层变化呈梯度变化（见表4-3-1），因此罐内发酵液的密度也呈现梯度变化，此外，由于锥形罐体外设有冷却装置，可以人为控制发酵各阶段温度。在静压差、发酵液密度差、二氧化碳的释放作用以及罐上部降温产生的温差（1～2℃）这些推动力的作用下，罐内发酵液产生了强烈的自然对流，增强了酵母与发酵液的接触，促进了酵母的代谢，使啤酒发酵速度大大加快，啤酒发酵周期显著缩短。另外，由于提高了接种温度、啤酒主发酵温度、双乙酰还原温度和酵母接种量也利于加快酵母的发酵速度，从而使发酵能够快速进行。（2）锥形发酵罐基本结构①罐顶部分 罐顶为一圆拱形结构，中央开孔用于放置可拆卸的大直径法兰，以安装CO2和CIP管道及其连接件，罐顶还安装防真空阀、过压阀和压力传感器等，罐内侧装有洗涤装置，也安装有供罐顶操作的平台和通道。②罐体部分罐体为圆柱体，是罐的主体部分。发酵罐的高度取决于圆柱体的直径与高度。由于罐直径大耐压低，一般锥形罐的直径不超过6m。罐体的加工比罐顶要容易，罐体外部用于安装冷却装置和保温层，并留一定的位置安装测温、测压元件。罐体部分的冷却层有各种各样的形式，如盘管、米勒扳、夹套式，并分成2～3段，用管道引出与冷却介质进管相连，冷却层外覆以聚氨酯发泡塑料等保温材料，保温层外再包一层铝合金或不锈钢板，也有使用彩色钢板作保护层。③圆锥底部分 圆锥底的夹角一般为60º～80º，也有90º～110º，但这多用于大容量的发酵罐。发酵罐的圆锥底高度与夹角有关，夹角越小锥底部分越高。一般罐的锥底高度占总高度的1/4左右，不要超过1/3。圆锥底的外壁应设冷却层，以冷却锥底沉淀的酵母。锥底还应安装进出管道、阀门、视镜、测温、测压得传感元件等。此外，罐的直径与高度比通常为1：2～1：4，总高度最好不要超过16m，以免引起强烈对流，影响酵母和凝固物的沉降。制罐材料可用不锈钢或碳钢，若使用碳钢，罐内壁必须涂以对啤酒口味没有影响的且无毒的涂料。发酵罐工作压力可根据罐的工作性质确定，一般发酵罐的工作压力控制在0.2～0.3MPa。罐内壁必须光滑平整，不锈钢罐内壁要进行抛光处理，碳钢罐内壁涂料要均匀，无凹凸面，无颗粒状凸起。（3）锥形发酵罐主要尺寸的确定①径高比 锥形罐呈圆柱锥底形，圆筒体的直径与高度之比为1：1～4。一般径高比越大，发酵时自然对流越强烈，酵母发酵速度快，但酵母不容易沉降，啤酒澄清困难。一般直径与麦汁液位总高度之比应为1：2，直径与柱形部分麦汁高度之比应为1：1～1.5。②罐容量 罐容量越大，麦汁满罐时间越长，发酵增殖次数多、时间长，会造成双乙酰前驱物质形成量增大，双乙酰产生量大、还原时间长。此外，还会造成出酒、清洗、重新进麦汁等非生产时间延长，且用冷高峰期峰值高，造成供冷紧张。由于二氧化碳的释放和泡沫的产生，罐有效容积一般为罐总量的80%左右。③锥角 一般在60°～90°之间， 常用60°～75°（不锈钢罐常用锥角60°，内有涂料的钢罐锥角为75°），以利于酵母的沉降与分离。④冷却夹套和冷却面积 锥形发酵罐冷却常采用间接冷却。国内一般采用半圆管、槽钢、弧形管夹套，或米勒板氏夹套在低温低压（－3℃、0.03MPa）下用液态二次冷媒冷却，国外多采用换热片式（爆炸成型）一次性冷媒直接蒸发式冷却。一次性冷酶（如液氨蒸发温度为－3～－4℃）蒸发后的压力为1.0MPa～1.2MPa,对夹套耐压性要求较高。由于啤酒冰点温度一般为－2.0～－2.7℃,为防止啤酒在罐内局部结冰，冷媒温度应在－3℃左右。国内常采用20%～30%的酒精水溶液，或20%丙二醇水溶液作为冷媒。根据罐的容量不同，冷却可采用二段式或三段式。冷却面积根据罐体的材料而定，不锈钢材料一般为0.35～0.4m/m发酵液，碳钢罐为0.5～0.62m/m发酵液。锥底冷却面积不宜过大，防止贮酒期啤酒的结冰。⑤隔热层和防护层 绝热层材料要求导热系数小、体积质量低、吸水少、不易燃等特性。常用绝热材料有聚酰胺树脂、自熄式聚苯乙烯塑料、聚氨基甲酸乙酯、膨胀珍珠岩粉和矿渣棉等。绝热层厚度一般为150～200mm。外保护层一般采用0.7～1.5mm厚的铝合金板、马口铁板或0.5～0.7mm的不锈钢板，近来瓦楞型板比较受欢迎。⑥罐体的耐压 发酵产生一定的二氧化碳形成罐顶压力（罐压），应设有二氧化碳调节阀，罐顶设有安全阀。当二氧化碳排出、下酒速度过快、发酵罐洗涤时二氧化碳溶解等都会造成罐内出现负压，因此必须安装真空阀。下酒前要用二氧化碳或压缩空气背压，避免罐内负压的产生，造成发酵罐瘪罐。3．锥形罐发酵工艺（1）锥形罐发酵的组合形式 锥形罐发酵生产工艺组合形式有以下几种：①发酵－贮酒式 此种方式，两个罐要求不一样，耐压也不同，对于现代酿造来说，此方式意义不大。②发酵－后处理式 即一个罐进行发酵，另一个罐为后熟处理。对发酵罐而言，将可发酵性成分一次完成，基本不保留可发酵性成分，发酵产生的CO2全部回收并贮存备用，然后转入后处理罐进行后熟处理。其过程为将发酵结束的发酵液经离心分离，去除酵母和冷凝固物，再经薄板换热器冷却到贮酒温度，进行1～2天的低温贮存后开始过滤。③发酵-后调整式 即前一个发酵罐类似一罐法进行发酵、贮酒，完成可发酵性成分的发酵，回收CO2、回收酵母，进行CO2洗涤，经适当的低温贮存后，在后调整罐内对色泽、稳定性、CO2含量等指标进行调整，再经适当稳定后即可开始过滤操作。（2）发酵主要工艺参数的确定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12～24天。通常，夏季普通啤酒发酵周期较短，优质啤酒发酵周期较长，淡季发酵周期适当延长。②酵母接种量一般根据酵母性能、代数、衰老情况、产品类型等决定。接种量大小由添加酵母后的酵母数确定。发酵开始时：10～20×10个/ml；发酵旺盛时：6～7×10个/ml；排酵母后：6～8×10个/ml；0℃左右贮酒时：1.5～3.5×10个/ml。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，一般啤酒发酵可分为三种类型：低温发酵、中温发酵和高温发酵。低温发酵：旺盛发酵温度8℃左右；中温发酵：旺盛发酵温度10～12℃；高温发酵：旺盛发酵温度15～18℃。国内一般发酵温度为：9～12℃。双乙酰还原温度是指旺盛发酵结束后啤酒后熟阶段（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。发酵温度提高，发酵周期缩短，但代谢副产物量增加将影响啤酒风味且容易染菌；双乙酰还原温度增加，啤酒后熟时间缩短，但容易染菌又不利于酵母沉淀和啤酒澄清。温度低，发酵周期延长。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。一般发酵时最高罐压控制在0.07～0.08MPa。一般最高罐压为发酵最高温度值除以100（单位MPa）。采用带压发酵，可以抑制酵母的增殖，减少由于升温所造成的代谢副产物过多的现象，防止产生过量的高级醇、酯类，同时有利于双乙酰的还原，并可以保证酒中二氧化碳的含量。啤酒中CO2含量和罐压、温度的关系为：CO2（%，m/m）=0.298+0.04p－0.008t其中 p --罐压（压力表读数）（MPa）t --啤酒品温（℃）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。满罐时间长，酵母增殖量大，产生代谢副产物α-乙酰乳酸多，双乙酰峰值高，一般在12～24h，最好在20h以内。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。对于淡色啤酒发酵度的划分为：低发酵度啤酒，其真正发酵度48%～56%；中发酵度啤酒，其真正发酵度59%～63%；高发酵度啤酒，其真正发酵度65%以上，超高发酵度啤酒（干啤酒）其真正发酵度在75%以上。目前国内比较流行发酵度较高的淡爽性啤酒。（4）锥形发酵罐工艺要求①应有效的控制原料质量和糖化效果，每批次麦汁组成应均匀，如果各批麦汁组成相差太大，将会影响到酵母的繁殖与发酵。如10ºP麦汁成分要求为：浓度%（m/m）10±0.2，色度（EBC单位）5.0～8.0，pH5.4±0.2，α-氨基氮（mg/L）140～180。②大罐的容量应与每次糖化的冷麦汁量以及每天的糖化次数相适应，要求在16h内装满一罐，最多不能超过24h，进罐冷麦汁对热凝固物要尽量去除，如能尽量分离冷凝固物则更好。③冷麦汁的温度控制要考虑每次麦汁进罐的时间间隔和满罐的次数，如果间隔时间长次数多，可以考虑逐批提高麦汁的温度，也可以考虑前一、二批不加酵母，之后的几批将全量酵母按一定比例加入，添加比例由小到大，但应注意避免麦汁染菌。也有采用前几批麦汁添加酵母，最后一批麦汁不加酵母的办法。④冷麦汁溶解氧的控制可以根据酵母添加量和酵母繁殖情况而定，一般要求每批冷麦汁应按要求充氧，混合冷麦汁溶解氧不低于8mg/L。⑤控制发酵温度应保持相对稳定，避免忽高忽低。温度控制以采用自动控制为好。⑥应尽量进行CO2回收，以便于进行CO2洗涤、补充酒中CO2和以CO2背压等。⑦发酵罐最好采用不锈钢材料制作，以便于清洗和杀菌，当使用碳钢制作发酵罐时，应保持涂料层的均匀与牢固，不能出现表面凹凸不平的现象，使用过程中涂料不能脱落。发酵罐要装有高压喷洗装置，喷洗压力应控制在0.39～0.49MPa或更高。（5）操作步骤（一罐法发酵）①接种 选择已培养好的0代酵母或生产中发酵降糖正常，双乙酰还原快、微生物指标合格的发酵罐酵母作为种子，后者可采用罐－罐的方式进行串种。接种量以满罐后酵母数在（1.2～1.5）×10个/ml为准。②满罐时间 正常情况下，要求满罐时间不超过24h，扩培时可根据启发情况而定。满罐后每隔1天排放一次冷凝固物，共排3次。③主发酵 温度10℃，普通酒10±0.5℃,优质酒9±0.5℃，旺季可以升高0.5℃。当外观糖度降至3.8%～4.2%时可封罐升压。发酵罐压力控制在0.10～0.15MPa。④双乙酰还原 主发酵结束后，关闭冷媒升温至12℃进行双乙酰还原。双乙酰含量降至0.10mg/L以下时，开始降温。⑤降温 双乙酰还原结束后降温，24h内使温度由12℃降至5℃，停留1天进行酵母回收。亦可在12℃发酵过程中回收酵母，以保证更多的高活性酵母。旺季或酵母不够用时可在主发酵结束后直接回收酵母。⑥贮酒 回收酵母后，锥形罐继续降温，24h内使温度降至-1℃～-1.5℃，并在此温度下贮酒。贮酒时间：淡季7天以上，旺季3天以上。4．酵母的回收 锥形罐发酵法酵母的回收方法不同于传统发酵，主要区别有：回收时间不定，可以在啤酒降温到6～7℃以后随时排放酵母，而传统发酵只能在发酵结束后才能进行；回收的温度不固定，可以在6～7℃下进行，也可以在3～4℃或0～1℃下进行；回收的次数不固定，锥形罐回收酵母可分几次进行，主要是根据实际需要多次进行回收；回收的方式不同，一般采用酵母回收泵和计量装置、加压与充氧装置，同时配备酵母罐且体积较大，可容纳几个罐回收的酵母（相同或相近代数）；贮存方式不同，锥形罐一般不进行酵母洗涤，贮存温度可以调节，贮存条件较好。一般情况下，发酵结束温度降到6～7℃以下时应及时回收酵母。若酵母回收不及时，锥底的酵母将很快出现自溶。回收酵母前锥底阀门要用75%（v/v）的酒精溶液棉球灭菌，回收或添加酵母的管路要定期用85℃的NaOH（俗称火碱）溶液洗涤20分钟；管路每次使用前先通85℃的热水30分钟、0.25%的消毒液（H2O2等）10分钟；管路使用后，先用清水冲洗5分钟，再用85℃热水灭菌20分钟。酵母使用代数越多，厌氧菌的污染一般都会增加，酵母使用代数最好不要超过4代。对厌氧菌污染的酵母不要回收，最好做灭菌处理后再排放。回收酵母时注意：要缓慢回收，防止酵母在压力突然降低造成酵母细胞破裂，最好适当备压；要除去上、下层酵母，回收中层强壮酵母；酵母回收后贮存温度2～4℃，贮存时间不要超过3天。酵母泥回收后，要及时添加2～3倍的0.5～2.0℃的无菌水稀释，经80～100目的酵母筛过滤除去杂质，每天洗涤2～2.5次。若回收酵母泥污染杂菌可以进行酸洗：食用级磷酸，用无菌水稀释至5%（m/m），加入回收的酵母泥中，调制pH2.2～2.5，搅拌均匀后静置3h以上，倾去上层酸水即可投入使用。经过酸洗后，可以杀灭99%以上的细菌。酵母使用代数：有人研究发现，在同样的条件下，2代酵母的发酵周期较长，但降糖、还原双乙酰的能力较好；3代酵母在发酵周期、降糖、还原双乙酰能力等方面最好，酵母活性最强；4代酵母以后，发酵周期逐渐延长，酵母的降糖能力和双乙酰还原能力也逐渐下降，产品质量将变差。如果麦汁的营养丰富（α-氨基氮含量高，大于180mg/L），回收酵母的活性高，而麦汁营养缺乏时，回收的酵母活性很差，对下一轮发酵和啤酒质量有明显影响。回收酵母泥时用0.01%的美蓝染色测定酵母死亡率，若死亡率超过10%就不能再使用，一般回收酵母死亡率应在5%以下。5．CO2的回收CO2是啤酒生产的重要副产物，根据理论计算，每1kg麦芽糖发酵后可以产生0.514kg的CO2，，每1kg葡萄糖可以产生0.489kg的CO2，实际发酵时前1～2天的CO2不纯，不能回收，CO2的实际回收率仅为理论值的45%～70%。经验数据为，啤酒生产过程中每百升麦汁实际可以回收CO2约为2～2.2kg。CO2回收和使用工艺流程为：CO2收集→洗涤→压缩→干燥→净化→液化和贮存→气化→使用①收集CO2 发酵1天后，检查排出CO2的纯度为99%～99.5%以上，CO2的压力为100～150kPa，经过泡沫捕集器和水洗塔除去泡沫和微量酒精及发酵副产物，不断送入橡皮气囊，使CO2回收设备连续均衡运转。②洗涤 CO2进入水洗塔逆流而上，水则由上喷淋而下。有些还配备高锰酸钾洗涤器，能除去气体中的有机杂质。③压缩 水洗后的CO2气体被无油润滑CO2压缩机2级压缩。第1级压缩到0.3MPa（表压），冷凝到45℃；第2级压缩到1.5～1.8MPa（表压），冷凝到45℃。④干燥 经过2级压缩后的CO2气体（约1.8MPa），进入1台干燥器，器内装有硅胶或分子筛，可以去除CO2中的水蒸汽，防止结冰。也有把干燥放在净化操作后。⑤净化 经过干燥的CO2，再经过1台活性碳过滤器净化。器内装有活性炭，清除CO2气体中的微细杂质和异味。要求2台并联，其中1台再生备用，内有电热装置，有的用蒸汽再生，要求应在37h内再生1次。⑥液化和贮存 CO2气体被干燥和净化后，通过列管式CO2净化器。列管内流动的CO2气体冷凝到－15℃以下时，转变成－27℃、1.5MPa的液体CO2，进入贮罐，列管外流动的冷媒R22蒸发后吸入致冷机。⑦气化 液态CO2的贮罐压力为1.45MPa（1.4～1.5之间），通过蒸汽加热蒸发装置，使液体CO2转变为气体CO2，输送到各个用气电。回收的CO2纯度要大于99.8%（v/v），其中水的的最高含量为0.05%，油的最高含量为5mg/L，硫的最高含量为0.5mg/L，残余气体的最高含量为0.2%，将CO2溶于不能出现不愉快的味道和气味。6．锥形罐的清洗与消毒 在啤酒生产中，卫生管理至关重要。生产环节中清洗和消毒杀菌不严格所带来的直接后果是：轻度污染使啤酒口感差，保鲜期短，质量低劣；严重污染可使啤酒酸败和报废。（1）发酵大罐的微生物控制 啤酒发酵是纯粹啤酒酵母发酵，发酵过程中的有害微生物的污染是通过麦汁冷却操作、输送管道、阀门、接种酵母、发酵空罐等途径传播的，而发酵空罐则是最大的污染源。因此，必须对啤酒发酵罐进行洗涤及消毒杀菌。（2）杀菌剂的选择 设备、方法、杀菌剂对大罐洗涤质量起着决定作用，而选择经济、高效、安全的消毒杀菌剂则是关键。我国大多数啤酒厂所采用的杀菌剂大致有CIO2、双氧水、过氧乙酸、甲醛等，使用效果最好的是CIO2。（3）洗涤方法的选择①清水-碱水-清水这种方法是比较原始的洗涤方法，目前在中小型啤酒厂中使用较多，虽然洗涤成本低，但不能充分杀死所有微生物，而且会对啤酒口感带来影响。也有采用定期用甲醛洗涤杀菌，但并不安全。②清水-碱水-清水-杀菌剂（CIO2、过氧乙酸、双氧水） 一般认为上述三种消毒剂最终分解产物无毒副作用，洗涤后不必冲洗。采用此种方法的厂家较多，其啤酒质量特别是口感、保鲜期会比第一种方法提高一个档次。③清水-碱水-清水-消毒剂-无菌水 有的厂家认为这种方法对微生物控制比较安全，又可避免万一消毒剂残留而带来的副作用，但如果无菌水细菌控制不合格也会带来大罐重复污染。④清水-稀酸-清水-碱水-清水-杀菌剂-无菌水 此种方法被认为是比较理想的洗涤方法。通过对长期使用的大罐内壁的检查，可发现粘附有由草酸钙、磷酸钙和有机物组成的啤酒石，先用稀酸（磷酸、硝酸、硫酸）除去啤酒石，再进行洗涤和消毒杀菌，这样会对啤酒质量有利。（4）其它因素对大罐洗涤的影响①CIP系统的设计:特别是管道角度、洗涤罐的容量及分布、洗涤水的回收方法等，都会对洗涤杀菌产生影响。有些采用带压回收洗涤水，压力过高会使洗涤水喷射产生阻力而影响洗涤效果。②洗涤器：当前生产的洗涤器种类很多，应选择喷射角度完全，不容易堵塞的万向洗涤器。定期拆开大罐顶盖对洗涤器进行检查，以免洗涤器因异物而堵塞。③洗涤泵及压力:如果泵的压力过小，洗涤液喷射无力，也会在大罐内壁留下死角，洗涤的压力一般应控制在0.25～0.4MPa。④大罐内壁:有的大罐内壁采用环氧树脂或T541涂料防腐，使用一段时间后会起泡或脱落，如果不及时检查维修，就会在这些死角藏有细菌而污染啤酒。⑤洗涤时间:只要方法正确，设备正常，一般清水冲洗每次15～20分钟，碱洗时间20分钟，杀菌时间20～30分钟，总时间控制在90～100分钟是比较理想的。⑥微检取样方法：大罐洗涤完毕后放净水，关闭底阀几分钟，然后再打开，用无菌试管或无菌三角瓶，在火焰上取样作无菌平皿培养24小时或厌氧菌培养7天，取样方法不正确或者培养不严格也会使微生物测定不准确。

啤酒发酵工艺一般的流程是这样的，大麦（国内还要加20%到30的大米）粉碎，然后液化，糊化，糖化，加酵母发酵，出酒，整个过程在2周左右

Beer Co.Ltd. of Guizhou Maotai Group, Zunyi, Guizhou 563003, China英文摘要： Beer foam is an important index for beer quality. It has the properties of foamability, stability and cup-hanging. It is produced by multiple foamy substances and carbon dioxide gas in beer. The foamy substances cover foam protein, polypeptide, isohumulone, melanoid, metal ions, amylase, alcohol and barm etc. The substances influencing beer foam cover fatty acid, higher ethanols and alkali ?琢-amino acid. Beer foam could be improved through proper control on raw materials selection, saccharifying techniques, fermenting techniques, beer filtration measures, the transportation of wort and beer, and sanitary conditions etc. (Tran. by YUE Yang) 英文关键词： beer; beer foam; influencing factors; production control 啤酒泡沫是啤酒质量的一项重要指标，有人称泡沫是啤酒之花，也有人将洁白细腻的啤酒泡沫誉为啤酒的“皇冠”，它是优质啤酒的重要外观标志之一。 1 啤酒泡沫的性能 按照欧洲啤酒酿造协会的规定，泡沫可分为起泡性、稳定性、泡沫质量3个方面，而在我国通常还增加一项挂杯性。 1.1 起泡性 是指啤酒按照一定的方法、标准倒入杯中时形成泡沫的高度（多少）。 1.2 泡沫稳定性（又叫泡持性） 即泡沫形成后消失的时间。按照GB4927-2001的规定，优质浅色啤酒的泡持性应在200 s以上。 1.3 泡沫质量 指泡沫的色泽和细腻程度。啤酒泡沫越细腻，啤酒口感越好，即醇厚性越强。 1.4 挂杯性 指泡沫附着于酒杯壁上的能力。 以上4项指标是相互联系的，只有起泡性和泡沫质量好的啤酒，其泡持性和挂杯性才可能好。泡沫质量差的啤酒其泡持性和挂杯性不可能好。 世界上绝大多数国家和地区（包括中国）的啤酒消费者都喜欢丰富的、稳定的、奶油状的泡沫，只有少数地方的消费者认为泡沫对啤酒而言无关紧要，甚至有消费者喜欢没有泡沫的啤酒。 2 啤酒泡沫的成因 2.1 啤酒起泡成分物质 由于啤酒是一种含有高、中分子蛋白质分解产物、?茁-葡聚糖、酒花树脂、类黑素、糖蛋白、戊聚糖、低分子多酚、重金属离子等的胶体溶液，使其具有比水小的表面张力，从而具备了起泡条件。 2.2 二氧化碳气体 啤酒中含有一定量的处于过饱和状的CO2气体，使其具备了起泡能量。当装啤酒的容器开启后，处于过饱和状的CO2在压力差的作用下，形成均匀的气泡晶核，从酒体中释放出来，微小的CO2气泡逐渐膨胀增大而上浮，最终形成泡盖。 3 啤酒中形成泡沫的物质 3.1 泡沫蛋白和多肽 目前，国际上啤酒界对泡沫蛋白和多肽的认识仍处于混沌状态，观点不一而足，甚至有一些完全相反的学术观点。但就生产控制而言，如下几点是形成的基本共识。 3.1.1 啤酒中的蛋白质 这些蛋白质业界称为泡沫蛋白或起泡蛋白，其造就了优质的泡沫稳定性，这些决定泡沫稳定性的蛋白质或多肽的基本特性具有较好的疏水性。疏水性越大，生成的泡沫越稳定。 3.1.2 多肽的疏水性 多肽的疏水性和其分子量大小没有直接关系。就泡沫稳定性而言，疏水性较其分子量更重要。 3.1.3 蛋白成分比例 按照隆丁区分法，A区分和B区分蛋白质高能增加泡沫蛋白的比例，可作为生产控制指标。 3.2 异葎草酮 实验证明，?琢-酸、异?琢-酸和希鲁酮都能提高啤酒泡沫的生成能力。无酒花啤酒的起泡性很差。 3.3 类黑素 类黑素使泡沫稳定是通过类黑素上的负电荷和肽类物质的正电荷发生离子反应完成的。但麦汁煮沸时间越长，由类黑素产生泡沫稳定性的有效性越低。 3.4 金属离子 在加酒花啤酒中，泡沫稳定性和黏附性受到金属离子的刺激后而增强。实验表明，啤酒中的镍、钴、铁等离子可增强啤酒表面黏度，从而提高泡持值。与多肽一样，金属离子可能与高浓度的异?琢-酸结合生成不容性物质，使得泡沫挂于杯壁上。但金属离子添加过量容易导致啤酒胶体和风味稳定性变差，甚至有毒负作用。 3.5 多糖（如?茁-葡聚糖、戊聚糖） 多糖是高黏度性物质，易使啤酒形成较大的极限薄膜，使气泡不易消失，从而提高泡沫稳定性。 3.6 酒精 没有酒精的啤酒泡沫极不稳定，如无醇啤酒的泡沫和泡持性都较差，而加入乙醇后起泡性和泡沫稳定性都可以提高。但啤酒中乙醇含量过高或过低又对泡沫有害。一般认为1 %vol～3 %vol的乙醇对挂杯有利。 加酒花的麦汁泡沫并不挂杯，但加入乙醇后就能做到这点，这说明乙醇增加了泡沫的黏度。酒精能降低啤酒中CO2的溶解度，这可能是由于降低了啤酒的表面张力或乙醇和多肽之间发生了某种作用而引起的。 3.7 二氧化碳 CO2促使啤酒形成细微的气泡，使泡沫呈奶油状。应该说CO2是啤酒产生泡沫的载体。啤酒中CO2含量越丰富，啤酒的起泡性就越好。 3.8 酵母物质 酵母细胞壁的外层物质有着很强的泡沫稳定性，并因菌种及其生长不同而异。细胞壁的主要成分是多糖，并含有极少量的蛋白质。 4 啤酒中影响啤酒泡沫的物质 4.1 脂肪酸 啤酒中含有多种饱和与不饱和脂肪酸，这些脂肪酸对啤酒泡沫影响很大，特别是不饱和脂肪酸的影响更大。实验还证明，脂肪酸对泡沫挂杯性的影响比对泡沫持久性的影响更大。 4.2 高级醇 高级醇是啤酒发酵的代谢产物，也是一种消泡剂。如果含量过高，会影响啤酒泡沫。但只要工艺合理，啤酒中的高级醇含量一般不会影响到啤酒的泡沫。 4.3 碱性?琢-氨基酸 某些碱性的?琢-氨基酸，如精氨酸、赖氨酸、组氨酸等对啤酒泡沫有负面影响，尤以精氨酸为最。这些氨基酸对异?琢-酸和蛋白质之间形成的离子键有抑制作用，从而对泡沫产生影响。 5 改善啤酒泡沫的生产控制 5.1 原料的选择与控制 5.1.1 大麦蛋白质含量 由于我国大多数啤酒企业从成本的角度考虑，现在的辅料比都较大，因此应选用蛋白质含量适当高一些且皮薄的大麦。建议蛋白质含量在10.5 %～11.5 %较好。 5.1.2 工艺控制措施 为了降低制麦过程中蛋白质，特别是泡沫活性多肽的过多消耗，同时适当生成有利泡沫的类黑素，可在制麦过程中采取如下工艺措施。 5.1.2.1 浸麦、降温、发芽 采用长断水浸麦工艺和降温发芽工艺，提高大麦发芽水分。采用15 ℃→13 ℃的低温、降温发芽工艺，发芽3 d后提高回风使用量，用较高的CO2含量抑制根芽和叶芽的生长。 5.1.2.2 干燥、凋萎 干燥、凋萎阶段采用低温、大风量工艺，以使麦芽快速脱水，避免麦芽蛋白质过度分解。干燥温度控制在80～83 ℃，时间2～3 h，既能形成适量类黑素，同时又防止高分子氮过多凝固，泡沫蛋白过多消耗。 5.1.2.3 麦芽除根 麦芽除根要干净。因为麦芽的根芽含有脂肪酸和能导致啤酒混浊的高分子可溶性氮。 5.1.3 辅料选择 选择适当、适量的辅料。如用大米作辅料，建议比例不超过42 %，如果用量超过45 %，应适当加一点小麦或小麦芽、焦香麦芽（类黑素含量高），以改善啤酒泡沫性能。因为小麦或小麦芽含糖蛋白比较高，对改善啤酒泡沫的性能效果比较显著。 5.2 糖化工艺控制 5.2.1 投料温度、醪液pH值 较高的投料温度（50～55 ℃）和较低的醪液pH值（5.4～5.6）有利于内肽酶的作用，可产生较多的高、中分子蛋白分解产物，使啤酒的起泡性和泡持性提高。 5.2.2 高温、短时糖化法 如果麦芽质量较好，采用高短（高温、短时间）糖化法，如60 ℃投料，68～73 ℃休止30～40 min，越过蛋白质休止阶段，可增加麦汁中高、中分子蛋白以及糖蛋白的含量，也能获得较好的泡沫性能。 5.2.3 洗糟水pH值 洗糟水pH值控制在6.5～6.8，防止多酚、色素物质过多的溶出。洗糟水温不高于78 ℃，洗糟不要过度（残糖控制在0.8 %～1.5 %），麦汁要清亮，防止过多脂肪酸进入麦汁而影响啤酒泡持性。 5.2.4 ?茁-葡聚糖酶的使用 ?茁-葡聚糖酶不可随便添加，应根据麦芽的脆度、黏度和粗细粉差作小试验而定，因为?茁-葡聚糖酶加量过高，会导致麦汁黏度过低，而使啤酒的起泡性和泡持性变差。 5.2.5 底部进醪和密闭糖化 底部进醪和密闭糖化可避免醪液氧化，能使麦汁中保留更多的酚类物质，有利于泡持性。 5.2.6 煮沸时间 控制好满锅浓度，严格控制煮沸时间。长时间煮沸会使麦汁中起泡蛋白过度凝聚析出，对泡沫不利。 5.2.7 酒花 严格控制酒花加量、质量和品种。酒花加量过大对泡沫不利；越新鲜、?茁-酸含量越高的酒花对泡沫越有利。 5.2.8 冷、热凝固物含量 定性麦汁中，热凝固物应＜25 mg/L，冷凝固物控制在50～100 mg/L。若冷、热凝固物含量过高，它们所含的脂肪、脂肪酸有损啤酒泡沫性能。 5.3 发酵工艺及生产控制 5.3.1 通风充氧量 冷麦汁通风充氧时会产生泡沫，导致异?琢-酸及起泡蛋白的含量下降，因此通风要适量。 5.3.2 酵母菌种 应选择分泌二糖酶和酵母蛋白酶A少的酵母菌种。 5.3.3 酵母使用 高浓发酵的酵母应在高浓和低浓麦汁中交替使用，这对恢复酵母的生理调节能力有好处。同时，尽早回收酵母，尽可能低温贮存酵母，尽可能在短时间内使用酵母，能提高酵母活力，对啤酒泡沫有利。 5.3.4 低温接种、低温主酵 采用低温接种（6～7 ℃），低温主酵（9～10 ℃），高温还原双乙酰（12～13 ℃）的发酵工艺，可减少各种醇、醛、酸、酯、酮的产生，降低对泡沫的损害。 5.3.5 降温 均匀、缓慢的降温，低温、稳压下充足的贮藏时间，让CO2 充分饱和，可提高啤酒起泡性和泡沫稳定性。若CO2含量不足，将直接影响啤酒的起泡性和泡持性。 5.4 啤酒过滤控制措施 啤酒过滤时，添加泡沫稳定剂（如蛋白水解物）或四氢异构酒花浸膏，都能改善啤酒泡沫性能。添加蛋白吸附剂要谨慎、适量，以防泡沫蛋白析出过多，影响啤酒泡沫。 5.5 麦汁、啤酒转移输送要求 在从糖化到啤酒灌装的各个生产环节，要保证麦汁、发酵液以及啤酒的输送稳定，压力波动小，尽量减少泡沫的形成，以减少起泡物质的损失。因为啤酒中的起泡物质具有不可逆性，在各个生产环节起泡越多，啤酒中的起泡物质损失就越大。 5.6 清洁卫生要求 生产过程中必须杜绝各种油脂类物质进入半成品、成品中；清洗发酵罐、清酒罐、管道、酒机和灌装容器时要用清水或无菌水冲洗彻底，避免清洗剂残留。因为脂类物质和一些清洗剂都具有消泡性，影响啤酒的泡持性。 事实上，啤酒泡沫是一个很复杂的问题，目前仍是全球酿酒师和科研人员的一个重要攻关课题。本文只是介绍了一些到目前为止经生产实践证实了的改善啤酒泡沫的工艺和生产控制措施，而我们对啤酒泡沫内在特性的认识，尤其是对泡沫活性多肽的分布和作用机理的认识还十分有限，甚至还存在不少分歧，这些都有待广大酿酒和科研工作者继续进行深入的研究。 参考文献： [1] （德）Ludwig Narziss 著，孙明波译.啤酒厂麦芽汁制备工艺技术[M].北京：中国轻工业出版社，1991. [2] 慕尼黑理工大学Weihenstephan学院 Werner Back 教授，啤酒泡沫稳定性以及存在的问题. [3] 雒亚静.啤酒泡沫的影响因素及控制措施[J].啤酒科技，2005，（1）：38-39. 请采纳 求高悬赏 谢谢

随着经济的发展，人们生活水平的不断提高，啤酒作为一种时尚消费品，已经成为人们生活中不可或缺的商品，其市场需求日益渐增。然而，在啤酒行业发展的同时，也存在着品种庞杂缺乏个性、创新乏力盲目跟风、倚重工艺忽视原料、企业规模偏小、渠道单一、赢利力低等问题。因此，如何在我国啤酒生产工业的基础上,提高啤酒的生产工艺技术，提高生产过程的自动化水平，提高产品的技术含量，积极参与国际市场竞争，是一个刻不容缓的问题。可观的是我国啤酒的质量近年来有了大幅度的提高,特别是在啤酒的外观、色泽、泡沫等指标上,均在世界浅色啤酒中名列前茅。其次,我国的啤酒在风味上也有了长足的进步。生产的啤酒符合国际标准的已超过 95%。