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影响啤酒酵母发酵的异常因素及其防治

来源:燕京啤酒集团公司一分公司(检验科) 冯红艳 2013-02-12 12:04:44
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[导读] 酵母是啤酒发酵的灵魂,酵母质量的优劣直接关系到啤酒质量的好坏。产品质量是企业的生命,是企业长期发展的基石。在啤酒的生产过程中,酵母的性能和管理在啤酒生产中占着举足轻重的

      酵母是啤酒发酵的灵魂,酵母质量的优劣直接关系到啤酒质量的好坏。产品质量是企业的生命,是企业长期发展的基石。在啤酒的生产过程中,酵母的性能和管理在啤酒生产中占着举足轻重的作用。做好酵母管理,提高酵母质量,酿造高质量的啤酒并保持产品稳定是我们所追求的目标。
    酵母性能很大程度上影响着啤酒酿造工艺的控制,对啤酒品质起着非常重要的作用。保持接种酵母有旺盛的发酵力是保证啤酒质量稳定的前提,生产酵母一旦发生退化或发酵表现异常,就会影响啤酒酿造工艺的控制和啤酒质量的稳定。
    鉴于啤酒酵母对啤酒质量有如此的重要性,如何防止酵母退化,如何预防和控制发酵异常,是我们啤酒厂应时刻关注的问题,应把酵母扩培、酵母管理给予足够的重视。
    一、酵母发酵异常的原因
    由于环境因素的影响,往往造成酵母细胞机能的衰退。如麦汁营养不良等因素,造成酵母退化突变,造成发酵异常,也会造成酵母细胞的死亡,导致酵母自容量的增加。酵母的变异会造成各种性能的转变。以下从酵母菌种、麦汁营养成分、发酵过程控制三方面谈谈原因。
    ㈠ 酵母菌种
    1.凝聚性受遗传基因和细胞膜的结构影响,跟酵母的类型有关。是一种酵母细胞本身生理机能的衰退。
    2.菌种保存条件不好,如培养基干燥,将引起酵母菌种的退化。
    3.保种温度升高,也将引起酵母菌种退化。温度越高,高温时间越长,菌种退化越严重。
    4.保菌不当,营养丰富致使酵母长得过分肥大,易衰退。
    5.有些酵母代数升高,凝聚性较强。
    6.留种酵母急着用于扩培,造成代谢慢,易衰老。
    7.汉生罐留种量多,新酵母少,酵母易衰老。
    ㈡ 麦汁营养成分
    1.麦汁过滤布合理,蛋白质,多酚(或树脂)复合物、酒花中的多酚(单宁)等高分子会大量进入发酵罐,造成酵母吸附成团。
    2.麦汁营养组成不合理,导致代谢慢,酵母易衰老,突变机会多。
    3.麦汁中的凝固物去除不好。麦汁中带正电荷的蛋白质、类脂、葡聚糖小颗粒的物质与带负电荷的酵母互相作用形成紧密的凝聚物,酵母易早衰。混浊麦汁中含有大量的脂肪酸或沉淀物会吸附在酵母表面,造成酵母呼吸代谢困难。造成降糖迟缓或产生大量高级醇。
    ㈢ 发酵过程控制
    1.酵母添加偏多,造成新酵母较少和后期缺乏营养,酵母易衰老、突变。接种量过多,发酵速度快,高泡期结束时可能营养不足,从而影响活力,使酵母不易排斥分开或酵母相互聚集,尤其下面酵母表面电荷多,酵母吸附发酵液中的蛋白质、冷凝固体、酒花树脂等大分子物质,并被包围在这些物质中加剧凝聚。
    2.锥形发酵罐底部酵母0.1吨左右不宜用于发酵液接种,因为这些酵母沉积得很快,而且锥底冷媒制冷效果差,沉积的酵母易自溶衰老,突变机会更多。
    3.发酵液温度忽高忽低,还原期升温、升压过迟。都会促进啤酒酵母的退化,增加死亡率。温度越高,酵母自溶越容易发生,并导致有害副产物生成量增多。发酵、双乙酰还原结束后,应及时排放锥形罐底部的啤酒酵母,如果排放不净,底部降温困难,温度上升,易引起酵母死亡、自溶。
    4.随着发酵的进行,pH逐渐降低。当pH与蛋白质的等电点接近,酵母细胞电荷减少或趋于零,有利于蛋白沉淀,又有利于酵母凝聚。pH过高,过低往往会加速酵母衰老、死亡和自溶。
    5.发酵末期,冷却过急、造成局部酵母自溶死亡,部分酵母产生变异。
    6.酵母清洗:过急酿酒研究基金会认为不恰当的清洗可造成成活性降低,生存力差,发酵作用下降,凝聚状态改变,澄清性能改变酵母细胞数以及酵母代谢成分变化等。
    7.麦汁管道及发酵罐刷洗、杀菌做得不够彻底,污染上细菌或其它野生酵母,从而使发酵异常或风味改变。
    二、酵母发酵异常的防治
    ㈠ 菌种及扩培
    根据菌种保藏原理,选择科学的方法,正确保藏酵母菌种。菌种保藏主要是根据微生物生理、生化特点,使微生物的代谢处于不活泼、生长繁殖受抑制的休眠状态。就是利用低温、干燥、缺氧的条件下,使菌种在长时间内保持原有的生产状态和生命活力。
    留种酵母需经活化技术处理、复壮后再进行扩大培养。采取科学的扩培方法,掌握恰当的扩大倍数和移种时间。实验证明,在酵母生长高峰期,即15小时前必须充分供氧,15小时后只能少量通风起搅拌作用。保持接种酵母旺盛的发酵力是保证啤酒稳定的前提。
    应选择对酒精的依赖性和对渗透压的承受力强的酵母。应选择高活性的酵母类型,酵母死亡率低,酵母自溶也就少。应采取恰当的酵母菌种,定期扩培,提供健壮、发酵旺盛的酵母供大生产需要,及时淘汰高代劣质酵母。
    ㈡ 麦汁营养成分及充氧
    1. 麦汁营养成分
    麦汁的营养成分对啤酒酵母的代谢非常重要。麦汁中ɑ- 氨
    基氮、可发酵性糖、PH值、无机离子及生长素等营养成分不合理,会导致酵母营养缺乏、代谢缓慢、酵母衰老,从而引起酵母的死亡及自溶的可能性。
    及时调整糖化工艺及其参数,合理添加辅料,改进定型麦汁的组成和澄清度。Zn2+是乙醇脱氢酶的辅助因子,麦汁中缺Zn2+会造成严重退化现象,一般说Zn2+保持0.2mg/L左右。pH值主要在麦汁中予以控制,以使pH值稳定并合适发酵要求。
    酵母在生长和发酵过程中,需要多种微量元素进行正常的新陈代谢。无机离子对酵母生长和发酵有利有弊。
    2. 充氧
    麦汁充氧量要适中,一般为8-10ppm,按工艺要求严格控制
    冷麦汁的充氧(过多过少都不宜),满足前期发酵氧的需要。其目的是供酵母充足的氧。在发酵过程中,酵母对氧的需求是非常重要的。主发酵开始时需要氧,其他工序中有氧的存在是不利的。当麦汁中溶解氧不足时,啤酒发酵增殖率下降,新增健壮的啤酒酵母较少,易造成酵母细菌的衰老死亡。
    通风供氧还具有搅拌的作用,将大大加快麦汁的运动,从而带动悬浮在发酵液中的酵母细胞的剧烈运动。通过液体的震动、洗涤作用,将助于酵母细胞摆脱吸附在细胞表面的附着物,从而加大细胞与麦汁的有效接触面积,加强其对麦汁中营养物质及氧的吸收,这对酵母细胞的生长繁殖是有利的,同时还可以避免酵母过早发展凝聚、沉降现象。
    ㈢ 发酵操作
    1. 酵母回收添加及接种量
    根据酵母菌种的性能,采用合理的发酵工艺曲线,确定酵母的最佳回收时间和添加数量。接种量控制在一定的范围,酵母状况要良好。添加量一般以满罐麦汁酵母数10-20×106个/ml为宜。繁殖罐或发酵罐中满罐酵母数过高,麦汁中的ɑ-氨基氮迅速被同化,会造成酵母繁殖生长代数相对较少,即新增酵母浓度过低,后期缺乏营养,酵母极易衰老死亡。如果自溶酵母再接种使用,会引起恶性循环。
    根据酵母性能,可采取主酵外观发酵度到60%时,降低到5℃保温1天时,0℃贮酒1-3天时回收酵母用于接种。
    2.加强发酵技术管理工作,认真控制麦汁的降糖和升温升压时间等。
    在温度控制方面,服从工艺温度条件,准确控制各时间段的温度,利于罐体上、中、下降温带的控制,实现酵母的酒液中的分布要求。发酵温度要适中,不能过高或过低。
    在保种过程中,若发生诸如温度等因素的明显变化,极易发生变异改变原有性状。要求种子罐保种温度控制在0-2℃最为合适。种子罐保种如何保持温度的稳定是保持酵母性能的一致性的关键。
    3.改善锥底冷媒带制冷作用,避免酵母泥长时间处于高温饥饿状态,控制酵母细胞自溶的限度。任何影响酵母存活率的因素都促进酵母的自溶,比如罐体过高、压力过大、酵母代数过高等等也同样要引起重视,并采取相应的对策。
    三、结束语
    为酿造高质量的啤酒,必须具有较高活力的酵母。为有效的提供酵母适合的营养,科学管理使用酵母,需要各工序的配合。酵母生化的环境适应性虽然很强,其遗传稳定性很高,但是能够引起其代谢形式发生改变的因素也很多,要想做到有效地控制,我们必须从多角度、全方位对其深入研究分析。防止、解决酵母发酵异常的根本方法,一方面应找出影响酵母发酵的原因,加强酵母管理;另一方面在生产中不断选育新菌种,经分离纯化后用于生产,使生产用的酵母经常保持旺盛的活力。
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