关于啤酒新鲜度酿造过程中控制的研究
摘要:新鲜的啤酒以其独特的香味,清新爽口的口感深受消费者的喜爱,如何延长进入市场啤酒的新鲜度,成为各工厂日益引起重视的焦点,也将是各公司提高市场竞争力、赢得消费者的重要手段。啤酒的新鲜度是固定消费群体的前提,是优质啤酒应具备的特点。啤酒的新鲜度控制是一项系统工程,要求每个环节都要掌握好,要按照工艺标准的要求去做,上下协调一致,才能使啤酒的新鲜度保持稳定。
关键词:新鲜度、麦汁、发酵、清酒过滤
鲜啤酒是未经过巴氏杀菌的啤酒,品质特点是,口味清爽,酒花香味显著,由于酵母菌存在于酒液中,更易于开胃健脾,营养丰富,但由于未经杀菌,保持期一般只有3~7天。近几年,一种通过0.65μm到1.5μm膜过滤系统,未经杀菌的纯鲜啤酒出现在啤酒市场上,保质期可达15~20天,成为啤酒市场的亮点。啤酒新鲜度是啤酒的主要口感指标,越新鲜的啤酒可饮性越好,醇厚,轻微甜味,干净无杂味的啤酒口感最好,可饮性最强。相对而言,储存时间过长,高含氧量和经过高温处理的啤酒会产生氧化味,糊味,面包和谷物味,粗糙酒精味,后苦味等引起消费者反感的气味。由于储存过程中氧化作用,导致啤酒中味物质发生变化,啤酒通常保存到某一时间后,开始丧失原有的香味和口味,而且随着时间的延长,风味老化程度加强。
影响啤酒新鲜度的物质是来自麦芽和酒花等原料中的成分及在发酵过程中酵母产生的成分。经检测分析,啤酒中有500余种化合物与啤酒新鲜度有关,而起主要的成分大约有20余种。它们是醇类、酯类、醛类、酮类、挥发酸、酚类、氨基酸类及含硫化合物等。啤酒发酵是复杂而系统的生物化学反应过程,其反应生成物主要是有机化合物。这些有机化合物大部分易于氧化,生成氧化物,而改变了原有的物质性能及呈味性能。啤酒风味物质的氧化改变了啤酒的原来风味,如:酒花香味消失,产生不愉快的粗涩味、后苦味、老化味及其它异味,使啤酒的新鲜度降低。其主要原因是:氨基酸的史垂克降解;类黑精和多酚物质引起的高级醇氧化;异葎草酮氧化降解;类脂的降解和不饱和脂肪酸的自身氧化;多酚物质的氧化聚合。啤酒在酿造过程中控制风味稳定性的有效途径为:
1原料管理 啤酒生产的主要原料是水、麦芽、辅料(淀粉)、酒花,不同生产日期、不同品种的原料的还原物质各不相同。通过引入原料TBA检测,对原料的新鲜度进行控制。TBA检测原理:麦汁中羰基化合物与TBA(硫代巴比妥酸)结合,在530nm波长下测定其吸光度,可据此比较麦汁的老化程度,TBA值越大,说明羰基化合物越多,麦汁的老化程度越高。
1.1淀粉 对进厂原料每批次进行TBA检测,根据检测结果合理搭配使用,从检测结果来看,玉米淀粉受生产过程影响,相同生产日期的玉米淀粉其TBA值也不尽相同,玉米淀粉保存2个月后TBA有较明显升高。因此,把合理控制库存淀粉的情况反馈给供应商,协调供应商积极改进。
1.2麦芽 通过对不同批次进口麦芽及国产麦芽TBA检测表明,进口麦芽TBA明显好于国产麦芽,且随着贮存时间延长,进口麦芽TBA增长幅度也低于国产麦芽,国产麦芽不同批次的TBA也不尽一样,生产过程尽可能多选用进口麦芽,对国产麦芽每批进行TBA检测,并将检测结果反馈给供应商,要求改进制麦工艺条件,提高麦芽还原物质含量。同时尽量采用多种原材辅料搭配使用,以保证啤酒风味一致,如法麦、澳麦、加麦、国产麦芽等按一定比例搭配使用,避免因原料的不稳定造成啤酒质量的不一致而影响新鲜度。
1.3啤酒花 作为香料,要根据酒花品种、新陈度等改进添加工艺,并严格冷藏贮存。要求外观浅黄绿色,香味纯正,贮藏指数小于0.4;生产现场开袋使用且及时封口,使用时要现领现用,酒花在糖化室的贮藏时间最好不要超过12小时,否则将自身氧化,造成啤酒苦味不均一,酒体发涩。原辅材料如石膏、乳酸等要保证质量相对稳定,最好确定1-2家供应商,并严格按企业内控标准进行检验,合格后方能使用。
1.4生产管道的材质应为不锈钢 尽量不使用铜制设备和碳钢设备,生产用水和原料、硅藻土中铁含量、铜含量应尽可能的低,以免这些离子促进啤酒氧化。
2糖化过程的控制 在保证非生物稳定性的前提下,以最低的糖化热负荷满足糖化生化反应的需要。严格控制温度与时间的工艺要求,降低各阶段的温度和时间,避免波动,尽量降低麦汁煮沸时间。
2.1原料处理 对淀粉调浆罐、麦芽粉碎机系统进行CO2置换,淀粉调浆时间控制在20分钟内,麦芽粉碎时间控制在25分钟内完成。淀粉调浆、麦芽粉碎醪液均采用底部进入糊化锅、糖化锅,以减少醪液与空气的接触。
2.2糊化锅 进料前从锅下部向锅内通入CO2保护气体5-10分钟,将锅内空气置换,糊化锅从糊化醪液淹没搅拌器起搅拌速度为:调浆过程用低速,恒温时用中速,进冲洗水及升温过程用高速,液面低于搅拌器时禁止搅拌;糊化过程中非取样、检查醪液时不得打开锅门,防止吸氧。尽量降低液化温度,可控制在92-93℃、时间控制在15分钟左右。因玉米淀粉生产中最后一道工序是130-150℃的高温空气进行干燥,淀粉颗粒已发生膨化,因此可取消淀粉糊化的100℃煮沸,92-93℃液化后即可送入糖化锅,以减少煮沸时还原物质的消耗,糊化锅占锅时间控制在107分钟以内。
2.3糖化锅 麦芽粉碎前从锅下部用CO2置换锅内空气10-15分钟。麦芽醪淹没搅拌器叶片时开启慢速搅拌,麦芽粉碎结束,糖化醪搅拌均匀后,停止搅拌,进行蛋白质休止;并醪前启动糖化锅搅拌器;待醪液整体翻转时开始并醪,并醪过程快速搅拌,并醪结束后继续搅拌2-3min后停止搅拌,投料过程与恒温用低速;升温用高速;液面低于搅拌器时禁止搅拌。尽量缩短蛋白质休止时间,进口麦芽可控制在20分钟内。糖化最终温度可由原来的75-76℃,调整为72—73℃以减少糖化醪液热负荷。糖化锅占锅时间在123分钟以内。
2.4过滤槽 糖化倒醪前将耕刀降至最低位置,通过铺水管路引入72-74℃热水至过滤槽溢过滤板,预热过滤槽及排除管路、筛底的空气,从而避免醪液与空气接触。当醪液进入至2/3时,进行回流,取消麦汁静置和回流时段,倒醪结束即正常过滤,以缩短麦汁过滤总时间。当过滤至糟层刚要露出液面时即开始洗槽,洗槽过程耕糟刀位置和转速保持不变,边洗边耕边滤,禁止露糟洗糟,洗糟水温先低后高。经检测,露糟洗糟麦汁比未露糟洗涤得到的麦汁TBA高0.05。过滤时关注麦汁清亮度,避免混浊物进入煮沸锅带入过多脂肪酸氧化物,消耗麦汁中的还原性物质。总过滤时间控制在120分钟内完成。
2.5煮沸锅 根据统计,煮沸过程产生的热负荷占整个糖化热负荷的50%左右,如何在保证麦汁煮沸效果的情况下有效降低煮沸热负荷,缩短煮沸时间,是整体煮沸过程的关键。采用低压动态煮沸方式,麦汁淹没加热器即开始微煮沸,采用5个动态循环、煮沸时间控制在44-46分钟;控制过滤麦汁总量,麦汁煮沸强度控制在4.5-5.5%。煮沸过程中人孔门应密闭,酒花和添加剂使用添加罐加入煮沸锅中。每锅一次检查煮沸锅二次蒸汽冷凝水排放系统的通畅性,确保煮沸过程产生的挥发物质充分排发不再流入煮沸锅。
2.6麦汁沉淀 麦汁沉淀也是在高温状态下进行,热负荷较大,在保证澄清效果的情况下尽量缩短麦汁沉淀时间,是降低热负荷的关键。麦汁沉淀时间控制在12分钟。
2.7麦汁冷却 尽量缩短麦汁冷却时间,对降低热负荷有利。冷却时间受冷却设备的影响,单锅麦汁冷却时间最好控制在50分钟内。最长不超过60分钟。
3发酵工序的控制 严格控制发酵温度和压力 一般情况下,0.10 MPa压力对酵母细胞是无影响的,但对酵母的代谢物、细胞繁殖和发酵速度影响较大,前酵期为不影响细胞繁殖速度,最好在糖度降至3.6-3.8。P时开始升压,降到3.3-3.5。P时,开始升温,发酵温度的高低直接影响产生风味物质含量的多少。发酵温度提高,发酵速度相应加快,风味物质生成量就多。
3.1 严格控制后贮存时间 后贮时间长,风味物质含量会有小幅度上升。特别是啤酒消费淡季,后酵贮酒时间应严格控制,贮酒时间一般为7-14天。
3.2 做好酵母菌种的管理工作 啤酒酵母的特点决定了啤酒的口味,要提高啤酒的新鲜度,必须保证酵母质量。原菌种要保持性能稳定,不能出现变异、退化等现象,否则很难保证最终产品的口味均一。
3.3 选用优良的酵母菌种 酵母菌种是影响啤酒风味的决定性因素,不同的酵母菌种生成的风味物质的种类和数量有很大的差别,在同等条件下,有的酵母菌会产生比其它菌种高数倍的风味物质。酵母接种量的大小对风味物质的生成量也有一定影响,加大酵母接种时,酵母的繁殖量减少,风味物质生成量相应减少,接种量不足时,酵母的繁殖量增大,产生较多的风味物质。因此合理选择酵母菌种是从根本上控制风味物质含量的最有效方法。
3.4 对回收酵母的质量要求 回收使用的酵母泥,必须色泽洁白、无异味、无酸味,外观粘稠,细胞形态大小均匀、饱满、液泡小,细胞壁薄,内容物不明显,无异形细胞。发酵液的杂菌和有害菌的检测结果,是评价该罐酵母受污染程度的标志,要本着“无菌使用酵母”的原则,微生物不合格的罐不能作为传代酵母使用。要坚持“先检查、后使用”的原则,回收酵母在添加使用前要进行检测,酵母的死亡率要低于2%、pH值不能高于4.5,pH值若高,说明酵母有自溶,这样的酵母泥不应再回收使用。酵母回收代数应控制在4代以内,保证酵母的强壮及良好的活性。
3.5 酵母回收的时机要把握好 经实践证实,当发酵液外观糖度降至3.5。P时,开始封罐升温,降至3.8。P时,开始升压,升温升压要缓慢,控制每2小时升压0.01MPa,16-18小时升压至0.08-0.10 MPa,保压(0.08 -0.10 MPa)2-3天后开始收回酵母是最好的时机,这时的酵母多是活性高,发酵旺盛、盛壮。这种回收的优点是:因酵母细胞不经过停滞期,直接进入快速生长期,所以起发快,发酵旺盛,降糖、还原双乙醇速度快,更能保证啤酒新鲜度的稳定。
3.6 正确使用回收酵母 发酵过程中,酵母的沉降是有梯度的,下层多为衰老、死亡的细胞,并掺杂有大量冷凝固物等,中层则是在发酵旺盛期繁殖的、最具有活力的、强壮的、发酵力高的酵母,上层是较为轻质的酵母,并混有酒花树脂等杂质,质量较中层差。因此,在选用酵母时,要采取“掐头去尾,取中间”的方法。
3.7 满罐酵母数的控制 满罐酵母数的控制在0.9-1.0×107个/ml之间,酵母的接种量控制在0.8%为好,如果酵母接种量较少(低于1.0×107个/ml) ,会增加酵母细胞的繁殖时间,延长发酵周期,不利于酵母细胞迅速形成生长优势,极易造成杂菌污染;相反,如果接种量过高,会使新生的酵母细胞减少,而造成成熟、衰老的多,最终影响酵母的回收质量。
3.8 加强微生物控制管理,防止杂菌污染 啤酒生产的各个环节中杂菌一旦侵入,将导致酒液混浊、酸败等现象,而啤酒发酵应在相对“纯净”的环境下进行,任何杂菌的侵入都将影响到发酵的正常进行,特别是污染了野生酵母的发酵液,会使啤酒中高级醇的含量明显上升。因此,应加强对啤酒中有害微生物的检测。
4 清酒过滤溶解氧的控制 啤酒发酵结束后,发酵液溶解氧一般在8ppb以下,清酒过滤过程是一个溶解氧增加、还原物质被消耗的过程。有效降低清酒溶解氧是过滤工序保证啤酒新鲜度的关键。清酒罐使用纯度99.8%的二氧化碳CO2,用脱氧水引酒,过滤速度平稳,避免酒液形成湍流使清酒溶解氧含量升高,清酒溶解氧控制在50ppb以下,硅藻土添加罐、辅料添加罐应采用CO2保护。提高过滤清酒液一次合格率,避免重复滤酒,防止氧的进入。
4.1 清酒罐CIP最后一次消毒剂清洗结后,采用脱氧水冲洗5-10分钟,将罐内消毒剂全部转换干净 高浓稀释用脱氧水溶解氧控制在25ppb内,CO2 含量控制0.35%以上。过滤前对所有过滤管道、阀门、设备进行密封性检查,任何一个细微的泄漏都会导致清酒溶解氧大幅度增加。过滤之前将发酵罐、清酒罐管道一次连接好,过滤过程尽量不要出现中途停止过滤连接管道,避免溶解氧增加。
4.2 过滤机预涂前用脱氧水将系统中的空气排尽 开始正常预涂过滤,过滤进罐清酒溶解氧控制在50ppb以下。过滤过程中加强检查巡检,定期对进罐清酒溶解氧进行检测,发现异常,及时查找泄漏点、并立即处置。发酵罐开罐前先用CO2备压至0.10-0.12MPa ,形成CO2保护层,然后改压缩空气备压,压力应该平稳,防止备压压力过大将CO2保护层破坏。尽可能全部采用 CO2或N2对发酵罐备压。
4.3 过滤开始时(10-15分钟)速度控制为正常滤酒速度的50% 滤酒过程进酒速度平稳,防止出现涡流而吸氧。发酵罐快过滤结束时,专人守护,及时转换罐底阀门。
5 包装过程的技术控制 包装纯鲜啤酒,需对啤酒瓶、管路、输送带、灌装机酒缸酒阀、瓶盖、压盖头、压缩空气、CO2、环境等方面进行控制。洗瓶机的最终冲洗采用无菌水或酿造用水。若使用普通啤酒灌装线,可采用紫外线杀菌器,空瓶必须清洁、光亮,瓶内积水少于2滴,细菌总数少于2个。
5.1 酒液精滤的滤膜孔径小于1.5μm 每天生产后都要用热水刷洗;设备停产三天或每生产一周后,要用热碱进行CIP 碱液浓度>2%,碱液温度80℃,循环时间>30分钟,灌酒机清洗时要装入清洗杯。精滤机过滤16小时进行一次CIP,对过滤膜进行反冲洗,吹盖所用压缩空气、背压用CO2、高压激沫水要通过0.2μm的无菌过滤器,每周用蒸汽对过滤器进行一次杀菌。灌装环境洁净,洗净的啤酒瓶到装酒压盖机的输送带通道设有防尘设施,在进行CIP前,机器部件的粘滑物用80℃热水冲洗。
5.2 洗瓶机 瓶源不宜使用存放过久的回收瓶。及时对喷淋管、过滤网进行清洗。普通瓶装酒和纯鲜啤酒共用一条生产线时,紫外线杀菌系统可分开使用。装酒压盖机,在生产纯鲜啤酒前,对压盖机进行一次全面CIP清洗。采用无菌公用设施,保证CO2和压缩空气的正常运转状态。无菌输盖:输盖机在瓶盖提升过程中用紫外线杀菌,在输盖皮带上装入沾有酒精的海绵辊以擦拭皮带,使输盖过程达到无菌要求。精滤机:为提高生产效率,可采用双精滤机装置。温瓶机:灌装纯鲜啤酒时,将杀菌机转为温瓶机,设定最高温度为50℃。
5.3 物流过程管理 生产纯鲜啤酒需在啤酒运输、储存、保质期管理方面提供更好的服务,以保证纯鲜啤酒在流通领域的质量。啤酒应在避光、阴凉处贮存,环境温度保持在5-2.5℃。在厂内仓储时,严格控制库房酒龄,务必做到先进先出,室外放酒遮盖防紫外线的苫布,预防日光臭的产生。要求客户在运输过程中,防止啤酒激烈振荡及日光照射,主动、耐心向客户宣传啤酒储存知识,经常与经销商沟通,加强产品储运及销售点的管理。
5.4 加快产品流通 接到订单后,让消费者喝到3-7天内生产的啤酒。制定原材料质量标准和检验标准,并有效实施。制定啤酒生产工艺规程和精益化的操作标准,并有效实施。按照职能分工,每周至少组织2次检查,对检查情况进行考评。制定市场监督的频次及检查办法,坚持市场抽样检验对比。在实施中不断改进,对取得成效的方法和操作进行巩固;对查出的问题制定纠正措施,对品评发现的缺陷分析原因,制定整改计划,根据新鲜度控制情况,适当修改标准和技术要求。啤酒新鲜度管理是一个循序渐进的过程,生产技术和营销部门需要团结协作,不断总结经验、找出不足并作进一步改进,为啤酒消费者提供口感更新鲜、杀口,没有氧化味的纯正啤酒。
参考文献
顾国贤,酿造酒工艺学(第二版)[M]北京;中国轻工业出版社,1996。
李志华宁等,由多酚、蛋白质引起啤酒非生物浑浊的研究,啤酒科技2004

