正文 第二節 固定化酵母發酵技術(1 / 1)

固定化意味著固定在原位。固定化酵母發酵是指將酵母用載體固定,麥汁或發酵液流經固定化酵母而發酵。

20世紀70年代初,德國的Narziss等人首先提出固定化酵母發酵方法,從而引起啤酒界的興趣,並且進展較快。在這方麵芬蘭、美國、比利時、日本較領先。我國20世紀80年代後也開始研究,做了許多小型試驗。

開始設想用固定化酵母進行前發酵和後發酵的全部發酵,但由此生產出的啤酒質量、風味等,與正常發酵的啤酒有較大差異,現在一般將固定化酵母用於後發酵階段和生產無醇啤酒。

一、利用固定化酵母發酵的優點

(1)減少設備投資,縮短發酵時間;發酵可連續進行,簡化了生產過程和操作。

(2)由於酵母在固定化狀態下不易擴散,減輕了汙染,也便於酵母的分離和回收。

(3)酵母增殖減少,使麥汁獲得理想的收得率;上麵酵母和下麵酵母都可應用,生產靈活性大,產品多樣化,並且啤酒質量穩定,一致性好。

二、酵母固定化技術和材料

(1)包埋法將酵母細胞放入用麥汁或啤酒溶解的海藻酸鈉溶液中,再滴加麥汁或啤酒溶解的氯化鈉溶液固化,形成含有酵母細胞的膠體顆粒,而將酵母固定。

(2)吸附法利用吸附性強的材料為載體,吸附酵母細胞並固定酵母。

在固定化酵母發酵係統中,酵母被固定在一生物反應罐中,載體材料固定的酵母細胞數一般為108個/mL。

三、在芬蘭具體應用固定化酵母發酵實例

1990年開始試驗,現在已建立了40hL/h(100kL/d)規模的固定化酵母發酵裝置。前發酵仍按正常的發酵方法進行,這樣使酵母發酵的代謝產物、啤酒風味與正常發酵的啤酒相比,沒有太大的區別,隻是利用固定化酵母進行後熟,大大縮短了雙乙酰還原時間。

1.前發酵

前發酵仍按正常發酵進行,前發酵結束後,用離心機分離出嫩啤酒中的大部分酵母,避免熱處理時酵母產生自溶,影響啤酒質量。離心後的啤酒酵母數<105個/mL。然後進行熱處理。

2.熱處理

使用一台三段的熱交換器,對酒液進行升溫、保溫、冷卻三部分處理。在升溫段先將酒液加熱升溫至80~90℃;在保溫段80~90℃保溫7~9min,可使發酵酒液中的α-乙酰乳酸在高溫下盡快轉化形成雙乙酰,並有殺菌、滅酶作用;在冷卻段將酒液降溫至10~15℃。

3.後熟及CO2飽和

熱處理冷卻至10~15℃後的啤酒,自上而下地流入生物反應罐(固定化酵母柱,2×10hL、1×60hL),流量緩慢恒定,啤酒與酵母在生物反應罐中的接觸時間保持2~3h,可達到殘糖繼續發酵,雙乙酰還原(含量可小於0.05mg/L)的目的,生物反應罐中壓力控製在0.3MPa,以使CO2溶解、飽和。

生物反應罐——利用二乙氨乙基纖維素(DEAE)為載體(表麵帶正電荷),和帶負電荷的酵母細胞之間產生靜電吸附作用而固定酵母。此載體使用後,可以用熱堿液再生,重複使用。

4.冷卻和後處理

生物反應罐流出的啤酒,再經過一台冷卻器,冷卻至-1~0℃,充CO2飽和,啤酒過濾。

由於固定化酵母不會流入啤酒中,酒液較清亮,容易過濾,矽藻土消耗少,消耗量50g/hL(一般啤酒過濾需150~200g/hL)。

固定化酵母可用80℃熱堿液洗滌再生和滅菌,重新接種,反複使用15次。