劉麗艷

（太原工業(yè)學院環(huán)境與安全工程系，山西太原030008）

啤酒發(fā)酵過程中影響酒精度的因素分析

劉麗艷

（太原工業(yè)學院環(huán)境與安全工程系，山西太原030008）

通過研究發(fā)酵過程中影響酒精度變化的3個因素，分別是酵母活化溫度、酵母接種量以及發(fā)酵溫度。以酒精度作為分析指標，通過單因素試驗和正交試驗找出最優(yōu)的參數(shù)作為控制參數(shù)，分別為接種量為0.4％，發(fā)酵溫度為22℃，活化溫度為32℃。

啤酒；發(fā)酵；酒精度；影響因素

啤酒是一種由谷物、酵母、酒花和水發(fā)酵而成的飲料。啤酒釀造歷史悠久，現(xiàn)今啤酒發(fā)酵不再拘泥于酵母的不同開始向更高層次進發(fā)，利用固定化酵母技術是的啤酒發(fā)酵后酵母回收率得到了保障，借助于數(shù)字控溫技術在發(fā)酵不同時期準確改變發(fā)酵液溫度使得啤酒發(fā)酵溫度控制更為準確，讓啤酒品質更為優(yōu)良。

酒精度是指酒類中含有乙醇含量的多少。通過測定啤酒中酒精含量一方面可以監(jiān)測啤酒質量，另一方面還可以推算發(fā)酵需要原麥汁的量與原麥汁的濃度（根據(jù)巴林氏的研究），它也是生產(chǎn)中檢查發(fā)酵過程是否正常的一項重要指標。本文通過以酒精度為指標分析酵母活化溫度，酵母接種量，發(fā)酵溫度對啤酒發(fā)酵過程的影響，從而確定主發(fā)酵過程的主要控制參數(shù)。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

1.1.1材料

江蘇無錫小麥：平安花卉園藝；澳洲大麥：福源家釀精工啤酒坊；啤酒酵母：德國慕尼黑拉曼啤酒酵母；酒花：美國雅基瑪酒花公司。

1.1.2儀器設備

HHS-2型電熱恒溫水浴鍋：上海儀器廠；SPX-250B-D生化培養(yǎng)箱：上海博迅實業(yè)有限公司；電子天平：AY-220島津實驗所。

1.2測定方法

目前測定酒類中乙醇含量的方法［1］主要有兩種，一種是氣象色譜法，一種是密度瓶法［2］。其中密度瓶法作為我國測定酒精度的國標法具有操作簡便使用儀器簡單、易獲取，測定精確度較好等優(yōu)點。氣象色譜法是利用氣象色譜對酒中各組分進行分析，利用經(jīng)過色譜柱時氣固兩相吸附性的不同將乙醇分離出來進行測定。氣象色譜法具有準確度高、重現(xiàn)性好、可以批量測定等優(yōu)點。本試驗選取測定酒精度的方法為密度瓶法。

1.2.1測定原理

利用在20℃時酒精與純水的密度之比計算出相對密度，然后查表得出樣品中酒精含量的體積分數(shù)。1.2.2測定步驟

1）將從發(fā)酵液中取得的分析式樣吸取10mL，稀釋至50mL，然后裝入蒸餾瓶中進行蒸餾；

2）將水和酒精混合溶液蒸餾出來，蒸餾所得餾出液占裝入液量的90％以上；

3）將干燥的密度瓶測定重量；

4）將餾出液裝入干燥的密度瓶中，將密度瓶與餾出液一同放置于20℃恒溫水浴鍋中，將整體溫度調整至20℃，然后將密度瓶蓋子蓋上快速擦干瓶體水，放于天平中測定質量；

5）取自來水將水煮沸然后放涼，裝入干燥的密度瓶中，置于20℃恒溫水浴鍋中5min。然后擦干瓶體水分測定質量。

式中：d20為試樣餾出液（20℃）的相對密度；m2為密度瓶和餾出液的質量，g；m1為密度瓶和水的質量，g；m為干燥密度瓶的質量，g。

計算出相對密度之后通過查表可得出試樣餾出液酒精含量的體積分數(shù)，即試樣的酒精度。

2　結果與分析

2.1單因素試驗結果與討論

啤酒發(fā)酵過程是非常復雜的過程，為了進一步分析啤酒發(fā)酵過程中影響酒精度的因素選擇酵母接種量、酵母活化溫度、發(fā)酵溫度作為主要分析因素，做這3個因素的單因素試驗結果如圖1～圖3所示。

2.1.1酵母接種量對酒精發(fā)酵的影響

酵母接種量對酒精發(fā)酵的影響見圖1。

圖1　接種量對酒精發(fā)酵的影響Fig.1 Effectof inoulation amounton alcohol ferm entation

按照理論來講［3-4］，酵母接種量的多少直接影響發(fā)酵過程中酒精的生成的多少，結合資料試驗中設置3個水平分別為接種量0.3％、0.4％、0.5％，在這3個水平中測定在不同發(fā)酵時間酒精含量結果如圖1，可見接種量為0.5％時，發(fā)酵過程中生成的酒精量也高于另外兩個水平。其中在發(fā)酵60 h測定的酒精度突然明顯升高，可能是由于酵母生長結束已經(jīng)開始大量生成酒精的原因。

2.1.2酵母活化溫度對酒精發(fā)酵的影響

酵母活化溫度對酒精發(fā)酵的影響見圖2。

圖2　酵母活化溫度對酒精發(fā)酵的影響Fig.2 Effectof activation temperatureof yeaston alcohol

分析酵母活化溫度對酒精發(fā)酵影響時，設置了4個溫度水平，分別為31、32、33、34℃，在這4個活化溫度活化的酵母接種于發(fā)酵培養(yǎng)基中，通過測定不同發(fā)酵時間下酒精度的量從而選擇合適的活化溫度作為參考［5-8］，如圖2所示，在發(fā)酵過程中酒精度總體趨勢是增長的，但在32℃的活化溫度下，活化的酵母產(chǎn)生酒精的量要高于其它溫度下的。

2.1.3發(fā)酵溫度對酒精發(fā)酵的影響

發(fā)酵溫度對酒精發(fā)酵的影響見圖3。

圖3　發(fā)酵溫度對酒精發(fā)酵的影響Fig.3 Effectof fermentation tem peratureon alcohol ferm entation

在分析發(fā)酵溫度對酒精發(fā)酵影響過程中，采用接種量為0.5％、活化溫度為32℃，發(fā)酵溫度設置6個水平，分別為17、18、19、20、21、22℃，分析在發(fā)酵過程中產(chǎn)生酒精量，結果如圖3所示，發(fā)酵溫度在20℃時，在發(fā)酵過程中呈上升趨勢，并且高于其它發(fā)酵溫度條件，結合其它分析指標，啤酒穩(wěn)定性與品質都較好。

2.2正交試驗結果及討論

在單因素試驗的基礎上，選擇L9（33）正交試驗，發(fā)酵溫度、活化溫度、接種量這3個因素對酒精度的影響情況，編制各因素及其水平正交試驗表見表1和表2。

表1　因素與水平Table1 Factorsand levels

表2　正交試驗測定結果Table2 The resultsof orthogonal test

正交試驗按照上表的數(shù)據(jù)進行分析，可以看出啤酒發(fā)酵過程中對產(chǎn)生酒精量的影響因素的主次順序為接種量、發(fā)酵溫度、活化溫度，這符合發(fā)酵相關理論。并且得出最適的發(fā)酵條件為接種量為0.4％、發(fā)酵溫度為22℃、酵母活化溫度為32℃為該研究中的最適發(fā)酵條件。

驗證試驗，根據(jù)上表得出的最適條件，采用接種量為0.4％、發(fā)酵溫度為22℃、酵母活化溫度為32℃進行發(fā)酵，產(chǎn)生的酒精度結晶4.20％vol，所以認為這個條件最優(yōu)。

3　結論

1）在分析酒精發(fā)酵的影響因素中基本都有一個共同的趨勢那就是：酒精發(fā)酵開始在接種酵母后12 h～ 36 h，此時酵母細胞生長繁殖狀態(tài)處在對數(shù)生長期，酵母細胞大量繁殖。由于發(fā)酵液的表面與空氣接觸面積一定，這就導致發(fā)酵液中少數(shù)酵母細胞未能進行有氧呼吸進行生長繁殖，直接進入無氧呼吸階段，開始產(chǎn)生發(fā)酵產(chǎn)物乙醇。當酵母生長繁殖進入穩(wěn)定期后，發(fā)酵液中的乙醇開始大量合成，同時發(fā)酵液中的糖含量開始快速消耗。由于發(fā)酵力的減弱主發(fā)酵的結束，發(fā)酵液中的乙醇合成速度開始減緩。

2）酒精發(fā)酵是一個復雜的生物反應過程，可能還存在更多的影響因素［9-10］，可以在以后的研究中去分析更多的因素包括雙乙酰含量的變化、發(fā)酵度的變化，通過分析不同的理化指標與參數(shù)豐富對發(fā)酵的進一步認識。

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Analysis of Factors A ffecting A lcoholicity during Beer Fermentation

LIU Li-yan
（Department of Environment and Safety Engineering，Taiyuan Institute of Technology，Taiyuan 030008，Shanxi，China）

Beer fermentation processcontrol is theguarantee for thebrewingofgood quality beer.In thispaper，through the fermentation process of alcohol changes by three factors，they were the yeast activation temperature，yeastinoculation quantity and fermentation temperature.We takealcoholasanalysis index，through single factor and orthogonalexperiment to find optimal parametersas the control parameters，respectively for inoculation amountwas0.4％，fermentation temperaturewas22℃，activation temperaturewas32℃.

beer；fermentation；alcoholicity；affectfactor

10.3969/j.issn.1005-6521.2016.18.040

生物工程綜合性實驗項目的改革與研究（J2014117）

劉麗艷（1976—），女（漢），講師，研究生，研究方向：生物工程。

2015-10-25