啤酒内在抗老化综合能力的控制

编辑 大曲
发布于: 2013-10-16 00:00

啤酒的稳定性包括生物稳定性,非生物稳定性,风味稳定性和泡沫稳定性,其风味稳定性随着啤酒贮存时间的延长在不断发生变化,如何在啤酒保质期内提高啤酒的风味保鲜期,延长啤酒的风味稳定性,将风味物质的变化控制在出现的时间越晚,口感质量保持时间越长,是我们啤酒酿造生产技术人员管控的方向。
    啤酒风味稳定性一直是啤酒生产控制的难点。由于啤酒风味涉及多种化合物的相互作用、原料及生产工艺、氧及贮存条件等影响,要保证产品从生产到消费过程的同等“新鲜度”是比较困难的,从目前理论看,尚不能完全杜绝啤酒老化,但可以采取一些措施尽量减少或推迟老化的发生。众所周知,啤酒的风味变化包括氧自由基产生,类脂及异葎草酮的氧化,氨基酸的降解,高级醇的氧化及醇醛缩合等过程。为了提高啤酒的风味稳定性,常见措施主要是注重生产过程避氧控制和添加抗氧化剂等。几年来,随着生产设备的改进和管理的完善,啤酒中溶解氧已得到有效控制,使啤酒的热负荷、啤酒内源抗氧化能力及其它生产因素的影响更为突出。因此,提高啤酒的内在抗老化综合能力在生产控制上变得越来越重要。现就啤酒风味稳定性在酿造工艺技术重要环节的抗老化控制途径提出以下几点:
    1.合理降低啤酒总热负荷,提高啤酒内源抗氧化能力  啤酒生产中麦汁煮沸和巴氏灭菌是最大的热负荷过程,适当减少这两部分热负荷将对啤酒风味稳定性产生直接的影响。通过调整煮沸强度和煮沸方式,如采用动态低压煮沸技术、间歇煮沸技术等,可以显著降低热负荷。煮沸时加热的饱和蒸汽温度不可超过121℃;麦汁在90℃以上的总时间不要超过100分钟;控制煮沸系统对其TBA的上升量小于30单位。另外,为了减少巴氏灭菌对啤酒风味的影响,可采用无菌膜过滤生产生啤酒,或通过强化无菌酿造、优化过滤过程,使清酒达到无菌要求,从而可降低成品啤酒的巴氏灭菌值。
    啤酒中主要内源抗氧化物有类黑素、多酚、S02、酵母等,控制好生产过程,可有效提高啤酒的内源抗氧化能力。原辅料对内源抗氧化力的影响与控制,减少无机离子的影响:生产用水和原料中的铁、铜含量应尽可能低,以免这些离子促进啤酒氧化。水质的控制特别重要,通过水质分析和检测啤酒生产过程中无机离子的变化,认为酿造水中的Ca2+、HCO3-和NO3-、NO2-等离子是主要的影响因素;控制麦芽储存水分低于6%,库温低而干燥,麦芽储存时间不宜过长。若麦芽水分超过8%,温度较高时,能激活麦芽中氧化酶体系,使风味物质被氧化;尽量使用新鲜大米,不用碎米和陈米,以避免产生脂肪氧化的臭味;酒花应4℃以下低温保存,现领现用,并密封保存,最好采用真实包装的颗粒酒花,在糖化室贮藏时间不得超过12小时;合理控制多酚含量:麦芽多酚及酒花多酚在糖化过程有氧化保护功效,因此糖化过程多酚宜多,成品中多酚宜少。合理的多酚含量可赋予啤酒醇厚口感;建立监控指标,跟踪检测其影响;对麦汁组分、充氧量、高级醇与醇酯比、SO2含量、乙醛含量、双乙酰总量进行检测监控。
    健全有效的酵母性能评价方法:为了区分活酵母和酵母活性之间的差别,利用多种不同的方法对酵母活性进行评价,如次甲基蓝染色、胞内ATP检测或NADP计数、荧光法等,评价项目包括酵母产酸能力测试、胞内pH测试、某种胞内化合物如ATP、NADH、肝糖、海藻糖、甾醇、不饱和脂肪酸、糖分解过程中的光通过率或CO2产生率的数量。优化发酵工艺,改变只用单一或发酵性糖利用的控制工艺。
    尽量减少啤酒中金属离子含量:使用低铁含量硅藻土或无土过滤,如可溶铁含量小于40mg/kg的硅藻土,或采取错流膜过滤、CP过滤。在发酵结束降温至7℃以下,即可回收酵母,可减少酵母释放金属离子入啤酒中。监控CO2的使用:对回收CO2的净化、除味效果进行检测,严格控制外购CO2的质量,使稀释水和啤酒的风味不受影响。
    2.糖化工序的控制点  糖化过程减少吸氧,不仅能增加抗氧化活性,而且抑制了脂类的酶促氧化作用,从而减少羰基的含量。尽量缩佰短糖化生产周期,多数企业制备麦汁时间约为8小时;采用湿法粉碎,减少物料中空气的摄入量。控制投料用水的氧含量,在条件允许的情况下使用脱氧水。并醪、倒醪和麦汁流动时从锅体底部进入,减少物料与空气的接触,在条件许可的情况下采用CO2保护。头道麦汁过滤时,麦糟未露出液面时及时加洗糟水,否则氧会通过糟层吸入麦汁中。设备人孔应有密封垫,生产过程中尽量少打开,减少麦汁与氧的接触。采用低速搅拌,减少搅拌时间与搅拌次数,醪尽泵停,快速搅拌易形成湍流,造成麦汁强烈吸氧。
    酒花添加最好采用酒花罐密封添加的方式。糖化的醪液和麦汁泵能力适当大些,缩短输送时间,输送管路要平直,拐角大于90°,避免形成涡流。热麦汁静止时间在保证沉淀效果的情况下越短越好,麦汁冷却时间越短越好,尽量减少高温时的化学反应吸氧。如:从糖化锅泵入过滤槽控制在10分钟;麦汁过滤时间在120分钟;麦汁煮沸时间控制在75分钟;麦汁泵入沉淀槽时间为20分钟;回旋沉淀时间为20分钟;麦汁冷却时间为60分钟。采用麦汁压滤机可以提高效率,过滤、洗槽过程均处于密闭状态,可降低麦汁过滤过程中的氧化作用。麦汁冷却,采用一段薄板冷却,缩短麦汁入罐进间并严格控制充氧量。麦汁充氧量过少不利于酵母的繁殖,充氧量过多会使酵母前期发酵过于旺盛,形成过量的α-乙酰乳酸,还会消耗过多的快速还原物质,阻碍部分风味物质的还原。冷麦汁充氧量应控制在10ppm左右。
    3.发酵阶段的控制  酵母发酵阶段如吸入过多氧气,会破坏发酵液中还原物质的平衡,消耗发酵液中的还原物质,降低成品啤酒的抗氧化能力。发酵前期,需要给冷麦汁充氧,充氧量在10ppm左右。
    倒罐过程中添加硅胶时,用脱氧水溶解,添加罐用CO2备压,以减少氧的吸入。发酵液低储时,CO2压力为0.1MPa,如出现罐压过低,采用补压措施,使用高纯度CO2。发酵罐开罐酒头用脱氧水引酒,检查进酒管路,阀门不得有气泡现象,防止溶解氧升高。
    控制冷储酒的溶解氧在20ppb之内,提高麦汁(13-15°p麦汁)内源性抗氧化能力,二氧化硫含量在10-16mg/L范围之内。严格控制酵母与氧的接触时间在6-8小时范围之内。按工艺要求及时排放酿造过程产生的废渣和废酵母,满罐24小时内至少排放一次,待到接种使用的酵母回收完毕,每间隔2~3天排放一次,直至排净为止。对于不再使用罐的啤酒酵母泥,尽快实现与啤酒液的分离,防止酵母自溶出现酵母自溶异酯味或酵母臭味等影响啤酒的风味。
    依据酵母的回收时间和活性状况合理安排糖化生产,确保最佳接种时机,确保使用健壮、活力强的优良酵母泥。对于某一发酵罐冷贮酒一旦开罐滤酒,力争在3天之内滤完。如用两罐法,倒酒前确认管道、泵和罐连接系充的密封性,确保倒罐冷却过程控制增氧幅度在20ppb范围之内, 速冷或倒罐应注意避免吸氧。发酵罐、清酒罐、酒头酒尾罐、缓冲罐等均需要用二氧化碳备压,其纯度要求不低于99.90%。采用脱氧水顶酒或引酒,防止出现管道混入氧气或出现罐抽空现象。稀释用水溶解氧(DO.值)不大于20ppb,脱氧水制备系统密封,并控制合理的流量,确保制出脱氧水溶解氧达到标准要求。脱氧水罐经CIP后需要二氧化碳置换排氧,确保备压二氧化碳纯度不低于99.98%;脱氧水制备系统经过CIP后需要循环排氧,达到小于20ppb方可制脱氧水。制成脱氧水pH值4.2-4.6,溶解氧不大于20ppb,二氧化碳含量达0.43-0.46%。
    相关点二氧化碳纯度控制要求:外购不低于99.99%,如工厂回收则应加提纯设施达到设定值不低于99.995%,二氧化碳贮液罐不低于99.98%,脱氧水制备用不低于99.98%,过滤过程填充的二氧化碳纯度应不低于99.98%,包装灌装酒缸备压应不低于99.98%。过滤出清酒液的溶解氧应小于50ppb,过滤过程对硅胶、硅藻土添加罐需要用不低于99.98%二氧化碳鼓泡形成保护层,防止添加助剂摄取氧。管道应添加脱氧水处理,确保管道无增氧机会。过滤换发酵罐时应提前准备降低过滤速率,防止发酵罐底涡流、送酒防止抽空罐、避免合滤增氧。
4.啤酒酿造过程中的控制点  啤酒生产过程的污染菌主要来源于水、生产用气体、 原辅料、冷麦汁、酵母、包装物料、添加剂、管道及设备的完好性、生产现场环境的维持及操作人员的操作等等。如此多的污染途径,该如何处理?通过危害分析,以及影响的严重程度辨识,确定关键控制点,可起到事半功倍的作用。
    薄板换热式麦汁冷却器是微生物控制的关键点之一,受到其结构的影响,麦汁中的原料杂质如麦麸或酒花梗会堵塞在内,形成碳化垢层,难以彻底清洗而带来污染。此外冷却器薄板上的微创渗漏会造成冷却介质和麦汁的交叉污染。因此需定期将冷却器拆开检查和清洗,并对冷却器流量和清洗后的微生物状况进行跟踪监控,发现问题时及时增加拆检和彻底清洗。
    除无菌压缩空气的气源应在足够的高空采集,避开地面扬尘的影响,同时保证输出压缩空气干燥、无油、无杂质、无味外,对其过滤管理需格外重视。日常对充氧系统进行蒸汽灭菌操作时,蒸汽压力不超过0.2MPa,否则过滤的滤芯容易被烫坏,其密封垫圈更易损坏;每次灭菌后要排清系统内的残水;定期检查过滤滤芯是否堵塞、变形或者破损,不锈钢材质的滤芯要及时清理掉铁锈,避免锈片剥落对下游滤芯造成损伤;对无菌过滤滤芯需定期进行完整性测试,建立滤芯台账监控。麦汁充氧的压缩空气止回阀在麦汁进罐压力偏高时易失效,会引起麦汁反窜到压缩空气管道引起污染。应定期将止回阀拆卸后,用酸碱液和消毒水浸泡灭菌。必须保证无菌空气运输管道的无菌化和密封性。
    酿造水需分级处理,可用活性碳过滤和反渗透处理,为彻底去除水中微生物,必要时还可适当加氯处理,或进行紫外辐照灭菌。定期对水管网清洗是微生物控制的关键点之一,水管网要合理配置,没有盲端。
    酵母扩培是微生物控制的关键点,一般都会制定严格的CIP清洗和灭菌程序,加强微生物管理等。要搞好扩培空间的环境卫生,如瓷砖墙面、扩培罐顶阀门、罐体及排空口的清洁;扩培罐内积水需排净,保持设备表面和地面的干燥;扩培期间定时打开紫外灭菌灯对扩培空间进行灭菌;加强酵母扩培、回收、添加管道和泵的卫生;经常检查各种阀门、内置搅拌器、温度探头、密封垫和取样阀的清洁和完整,及时拆洗或更换。
    发酵工序的热水、蒸汽排放会增加罐区的湿度,不能直接排到地面,要转到地沟或室外,合理设置地沟,排空管口向地沟呈45度解可防止排放液飞溅;分时段时罐区进行通风换气,潮湿天气通风排潮,同时注意通风送风口的百页窗、滤网等清洁。发酵罐取样口是微生物控制的关键点,应采用不锈钢管,其清洗程序可如下:日常取样前后清洗:冲常温水——冲80-85℃热水;发酵罐空后清洗:与发酵罐同步清洗,从CIP管道引一支管到取样口,罐清洗全程对取样口进行冲洗。
    总之,影响啤酒风味稳定性的因素有氧老化和热老化,由于目前生产条件控制和管理完善,啤酒摄入氧已得到有效控制,从而热老化逐渐成为啤酒老化的主要因素。要想酿造出口味纯正、口感一致的啤酒需要通过对发酵液、清酒及成品酒的品评,判断出风味的波动趋势,及时对原材料、设备、工艺做出相应的指导,就如何减少热老化和提高啤酒内源抗氧化能力方面对生产过程控制,从而酿造质量均一稳定的啤酒。

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