啤酒发酵过程中影响酒精度的因素分析

刘丽艳

（太原工业学院环境与安全工程系，山西太原030008）

啤酒发酵过程中影响酒精度的因素分析

刘丽艳

（太原工业学院环境与安全工程系，山西太原030008）

通过研究发酵过程中影响酒精度变化的3个因素，分别是酵母活化温度、酵母接种量以及发酵温度。以酒精度作为分析指标，通过单因素试验和正交试验找出最优的参数作为控制参数，分别为接种量为0.4％，发酵温度为22℃，活化温度为32℃。

啤酒；发酵；酒精度；影响因素

啤酒是一种由谷物、酵母、酒花和水发酵而成的饮料。啤酒酿造历史悠久，现今啤酒发酵不再拘泥于酵母的不同开始向更高层次进发，利用固定化酵母技术是的啤酒发酵后酵母回收率得到了保障，借助于数字控温技术在发酵不同时期准确改变发酵液温度使得啤酒发酵温度控制更为准确，让啤酒品质更为优良。

酒精度是指酒类中含有乙醇含量的多少。通过测定啤酒中酒精含量一方面可以监测啤酒质量，另一方面还可以推算发酵需要原麦汁的量与原麦汁的浓度（根据巴林氏的研究），它也是生产中检查发酵过程是否正常的一项重要指标。本文通过以酒精度为指标分析酵母活化温度，酵母接种量，发酵温度对啤酒发酵过程的影响，从而确定主发酵过程的主要控制参数。

1　材料与方法

1.1材料与仪器

1.1.1材料

江苏无锡小麦：平安花卉园艺；澳洲大麦：福源家酿精工啤酒坊；啤酒酵母：德国慕尼黑拉曼啤酒酵母；酒花：美国雅基玛酒花公司。

1.1.2仪器设备

HHS-2型电热恒温水浴锅：上海仪器厂；SPX-250B-D生化培养箱：上海博迅实业有限公司；电子天平：AY-220岛津实验所。

1.2测定方法

目前测定酒类中乙醇含量的方法［1］主要有两种，一种是气象色谱法，一种是密度瓶法［2］。其中密度瓶法作为我国测定酒精度的国标法具有操作简便使用仪器简单、易获取，测定精确度较好等优点。气象色谱法是利用气象色谱对酒中各组分进行分析，利用经过色谱柱时气固两相吸附性的不同将乙醇分离出来进行测定。气象色谱法具有准确度高、重现性好、可以批量测定等优点。本试验选取测定酒精度的方法为密度瓶法。

1.2.1测定原理

利用在20℃时酒精与纯水的密度之比计算出相对密度，然后查表得出样品中酒精含量的体积分数。1.2.2测定步骤

1）将从发酵液中取得的分析式样吸取10mL，稀释至50mL，然后装入蒸馏瓶中进行蒸馏；

2）将水和酒精混合溶液蒸馏出来，蒸馏所得馏出液占装入液量的90％以上；

3）将干燥的密度瓶测定重量；

4）将馏出液装入干燥的密度瓶中，将密度瓶与馏出液一同放置于20℃恒温水浴锅中，将整体温度调整至20℃，然后将密度瓶盖子盖上快速擦干瓶体水，放于天平中测定质量；

5）取自来水将水煮沸然后放凉，装入干燥的密度瓶中，置于20℃恒温水浴锅中5min。然后擦干瓶体水分测定质量。

式中：d20为试样馏出液（20℃）的相对密度；m2为密度瓶和馏出液的质量，g；m1为密度瓶和水的质量，g；m为干燥密度瓶的质量，g。

计算出相对密度之后通过查表可得出试样馏出液酒精含量的体积分数，即试样的酒精度。

2　结果与分析

2.1单因素试验结果与讨论

啤酒发酵过程是非常复杂的过程，为了进一步分析啤酒发酵过程中影响酒精度的因素选择酵母接种量、酵母活化温度、发酵温度作为主要分析因素，做这3个因素的单因素试验结果如图1～图3所示。

2.1.1酵母接种量对酒精发酵的影响

酵母接种量对酒精发酵的影响见图1。

图1　接种量对酒精发酵的影响Fig.1 Effectof inoulation amounton alcohol ferm entation

按照理论来讲［3-4］，酵母接种量的多少直接影响发酵过程中酒精的生成的多少，结合资料试验中设置3个水平分别为接种量0.3％、0.4％、0.5％，在这3个水平中测定在不同发酵时间酒精含量结果如图1，可见接种量为0.5％时，发酵过程中生成的酒精量也高于另外两个水平。其中在发酵60 h测定的酒精度突然明显升高，可能是由于酵母生长结束已经开始大量生成酒精的原因。

2.1.2酵母活化温度对酒精发酵的影响

酵母活化温度对酒精发酵的影响见图2。

图2　酵母活化温度对酒精发酵的影响Fig.2 Effectof activation temperatureof yeaston alcohol

分析酵母活化温度对酒精发酵影响时，设置了4个温度水平，分别为31、32、33、34℃，在这4个活化温度活化的酵母接种于发酵培养基中，通过测定不同发酵时间下酒精度的量从而选择合适的活化温度作为参考［5-8］，如图2所示，在发酵过程中酒精度总体趋势是增长的，但在32℃的活化温度下，活化的酵母产生酒精的量要高于其它温度下的。

2.1.3发酵温度对酒精发酵的影响

发酵温度对酒精发酵的影响见图3。

图3　发酵温度对酒精发酵的影响Fig.3 Effectof fermentation tem peratureon alcohol ferm entation

在分析发酵温度对酒精发酵影响过程中，采用接种量为0.5％、活化温度为32℃，发酵温度设置6个水平，分别为17、18、19、20、21、22℃，分析在发酵过程中产生酒精量，结果如图3所示，发酵温度在20℃时，在发酵过程中呈上升趋势，并且高于其它发酵温度条件，结合其它分析指标，啤酒稳定性与品质都较好。

2.2正交试验结果及讨论

在单因素试验的基础上，选择L9（33）正交试验，发酵温度、活化温度、接种量这3个因素对酒精度的影响情况，编制各因素及其水平正交试验表见表1和表2。

表1　因素与水平Table1 Factorsand levels

表2　正交试验测定结果Table2 The resultsof orthogonal test

正交试验按照上表的数据进行分析，可以看出啤酒发酵过程中对产生酒精量的影响因素的主次顺序为接种量、发酵温度、活化温度，这符合发酵相关理论。并且得出最适的发酵条件为接种量为0.4％、发酵温度为22℃、酵母活化温度为32℃为该研究中的最适发酵条件。

验证试验，根据上表得出的最适条件，采用接种量为0.4％、发酵温度为22℃、酵母活化温度为32℃进行发酵，产生的酒精度结晶4.20％vol，所以认为这个条件最优。

3　结论

1）在分析酒精发酵的影响因素中基本都有一个共同的趋势那就是：酒精发酵开始在接种酵母后12 h～ 36 h，此时酵母细胞生长繁殖状态处在对数生长期，酵母细胞大量繁殖。由于发酵液的表面与空气接触面积一定，这就导致发酵液中少数酵母细胞未能进行有氧呼吸进行生长繁殖，直接进入无氧呼吸阶段，开始产生发酵产物乙醇。当酵母生长繁殖进入稳定期后，发酵液中的乙醇开始大量合成，同时发酵液中的糖含量开始快速消耗。由于发酵力的减弱主发酵的结束，发酵液中的乙醇合成速度开始减缓。

2）酒精发酵是一个复杂的生物反应过程，可能还存在更多的影响因素［9-10］，可以在以后的研究中去分析更多的因素包括双乙酰含量的变化、发酵度的变化，通过分析不同的理化指标与参数丰富对发酵的进一步认识。

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［3］孙科.保健型红枣啤酒发酵工艺研究［J］.中国酿造，2013，33（1）：105-107

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［8］冯治平.啤酒发酵过程理化指标变化规律研究［J］.四川理工学院学报，2014（27）：19-22

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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

生物工程综合性实验项目的改革与研究（J2014117）

刘丽艳（1976—），女（汉），讲师，研究生，研究方向：生物工程。

2015-10-25