酵母的管理与使用
一. 酵母管理的目的和原则
啤酒工厂的酵母管理包含了酵母选育、酵母的扩大培养、酵母的回收和使用以及酵母的合理保存等方面,在整个酵母管理过程中的杂菌污染控制是极为关键的内容。
几个基本概念:
1)啤酒的风味质量更多地决定于酵母的状态而不是麦汁的组成;
2)合理的麦汁组成是保证酵母具有良好状态的重要条件;
3)新生酵母细胞和健壮酵母细胞在营养基质中的发酵状态与发酵结果是啤酒风味的主体;
4)酵母扩培、添加与回收过程管理的主要目标是保证活性细胞和新生细胞在酵母细胞总量中的数量比例优势;
5)酵母管理的全过程必须注意的是提供酵母舒适的生存环境。
酵母管理的目的是使酵母在各种条件下保持性能优良和健壮的状态,也就是具有良好的:生存活性和生理活性。
生存活性体现了酵母的生存能力和繁殖能力,其测定可用荧光法、甲基蓝染色法或者测定细胞内ATP或NADH的含量。生理活性体现了酵母的环境适应能力和代谢能力,许多不同的实验室方法都希望能测量出标准条件下的代谢活性,如酸化能力实验、细胞内的PH值,一些细胞内化合物的数量如ATP、NADH、肝糖原、海藻糖、甾醇、不饱和脂肪酸,糖分解的速率或CO2产生的速率等。
要在酵母管理过程中尽量提供:
代谢必要的能源和均衡的营养环境。
要控制多变的代谢条件,保持基本稳定的环境。
要昼避免各种外来的刺激(Stress)作用,剪切力刺激(包括机械剪切力、流体切变剪切力等);氧化刺激(包括过度的氧化、缺乏营养基质条件下的氧化);CO2毒性刺激(在活性代谢和非活性代谢的条件下的浓度控制);酒精毒性刺激(在
活性代谢和非活性代谢的情况下的浓度控制);温度刺激(包括冷、热刺激);渗透压刺激(包括麦汁浓度、无机离子含量);压力刺激(细胞表面承受的最大压力值和压力骤变状态);杂菌代谢产物的刺激(包括有机酸、毒素、胞外酶分泌和其他有毒、有害物质的积累)
应该说啤酒风味的组成成份主要来自于酵母的代谢过程,啤酒的风味质量更多地决定于酵母的状态而不是麦汁的组成。虽然麦汁 的营养组成是酵母赖以生存的环境之一,而整个发酵过程中始终保持良好的酵母性能将对啤酒质量产生重要的影响。
啤酒工厂的酵母管理应遵循的原则:
1)在酵母培育、扩大培养和回收、使用过程中必须严格防止杂菌污染;
2)尽量保持良好的酵母性能,坚持使用状态良好的酵母;
3)及时回收酵母、良好的处理酵母和短期保存酵母;
4)不断进行纯种酵母的选育工作。
二. 啤酒工厂在酵母管理的过程中应重视的问题
1.全过程中要严格保持无菌状态
在酵母的选育、扩大培养、生产使用和回收以及酵母保持等到的全过程必须严格防止杂菌污染,尽可能做到无菌培养酵母、无菌使用酵母。涉及酵母被污染的环境因素和物质因素非常多,分离酵母用的无菌水、培养酵母用的营
养基质、试管、三角瓶和卡氏罐是否严格灭菌,卡氏罐等扩大培养设备的结构是否合理,消毒灭菌是否可靠,所使用的空气、水和从大生产送来的麦汁能否确保无菌状态等。
要正确理解防止杂菌被污染的重要性应从以下方面加以改进:
1)必须理解酵母和其它杂菌(包括野生酵母)都是微生物,在合适的营养环境下都能进行繁殖和新陈代谢,如果在培养酵母一开始就污染了杂菌,等于在扩大培养酵母的同时也在扩大培养杂菌。杂菌与酵母产生营养竞争,影响酵母的生存环境导致酵母的衰退。
2)酵母管理的全过程和大生产的过程中污染源是是无处不在,努力做到杜绝一切污染源是酵母管理过程中必须满足的要求。具体做法:
A. 将过程污染控制点区分为重点监测和一般监测,分别规定相应的检测频率和消毒灭菌措施。如通风用的无菌空气是重点监测点,每次通风前都江堰市应对无菌过滤器(0.2微米的疏水性膜过滤器)进行蒸汽消毒并检测杀菌后空气中的杂菌情况;高代数酵母(6~8代)是一般检测点,可以在低代数酵母检测的基础上进行定期检测,这样对酵母使用过程中可能受污染的情况有了比较详细的检查记录。
B. 对与酵母直接接触的物料、容器、工具等都必须努力控制在无菌状态,特别是暴露在大气环境下的罐口(管口)、阀门等尽量保持处于消毒状态下,在低温条件下使用的添加剂尽量进行必要的消毒灭菌。对于这一点扩培过程的要求比大生产过程要求更严格,低代数酵母的使用要求比高代数酵母更严格。
C. 用于酵母保存和扩大培养的营养基质都应进行平行培菌试验,证实未被污染后再接种酵母,特别是分离酵母用的无菌水,保存酵母的琼脂培养基,扩培酵母用的实验室麦汁等必须进行平行培菌实验。
D. 坚持酵母使用过程中的镜检和杂菌检出试验,及时发现酵母可能发生污染。一旦在镜检中发现有活体杂菌,其污染程度已十分严重了,只有废弃或进行酸洗。
3)严格控制生产过程中的杂菌污染,因为生产过程中的姑菌污染实际上就是对酵母的污染如大生产的麦汁、发酵液、发酵容器和管道、酿造用水和空气、二氧化碳等。一旦发现已被污染,应采用相应的措施。
4)酵母使用过程中,为确保无菌条件,应进行较为彻底的消毒灭菌,具体有以下做法:
A. 无菌室及其缓冲间的天花板和四周墙壁均应使用仿磁防霉涂料涂刷,室内可采用紫外灭菌的方式。有条件的话利用小型空气净化系统使无菌室保持一定的正压状态(100~200百帕);无菌室用表面皿5分钟取样培菌,最好是无杂菌检出,最差的情况是菌落数不超过5个;无菌室内使用的器具以酒精消毒和火焰消毒为主,尽量不要用刺激性很强的其他消毒剂。
B. 实验室酵母扩培过程的所有操作尽可能性都在无菌室内进行。每次移种的同时,最好能对移种前的酵母液进行镜检和培菌试验,如发现已污染菌,可以在下级扩培容器中添加300~400PPM的乳链菌肽(Nisin)进行抑菌,或废弃这次扩培液。
C. 生产车间的扩培间同样要求涂刷仿磁防霉的涂料,地面排水要良好,扩培间应该要密闭,与外界不发生空气对流,室内可用过氧化氢喷雾消毒灭菌;扩培设备在使用前应用CIP和SIP进行较为彻底的洗涤和消毒灭
菌,CIP清洗液应使用酸性洗涤剂,SIP可使用0.3~0.4%过氧乙酸或过氧化氢溶液;杀菌后的麦汁应取样检查污染情况;在接种酵母后,扩培罐内应始终保持正压(不低于0.03Mpa),送入扩培罐的空气应保持绝对无菌状态(末级使用0.2微米的疏水性膜过滤器)在移种前,扩培罐之间的管道必须使用高温蒸汽消毒灭菌。
D. 大生产过程中添加、回收酵母使用密闭的酵母回收罐,有条件的工厂可以使用专门的酵母添加装置,做到无菌回收酵母、无菌添加酵母;在每次回收、添加酵母以前,对相关的容器、管道都应用CIP清洗并进行严格的消毒灭菌,使用蒸汽灭菌时最好使用0.3~0.5微米的蒸汽过滤器对蒸汽进行过滤。
5)近代研制的杂菌抑制剂乳链菌肽已在啤酒行业应用,虽然乳链菌肽对革兰式阴性菌和野生酵母的掏效果不明显,但在酵母扩培和使用过程中,可作为一种减少酵母污染(主要是革兰式阳性菌)的一种方法。
2.要保持良好的酵母性能,坚持使用状态良好的酵母
鉴别酵母性能的好坏:
1)有较高的存活力,其死亡率不应高于5%;
2)有稳定的、较高的繁殖率(但出芽率最高不超过60%)和较快的繁殖速度;
3)具有较高的性能稳定和较强的环境适应能力(即在静止期和活性期内有承受应急作用的能力),在一定的使用期内,能保持性能稳定而不发生变化;
4)具有优良啤酒酵母工艺特性,包括发酵风味、发酵麦芽三糖的能力和还原双乙酰的能力,合适的繁殖性等。
应该说明的是:
1)以上要求除了酵母死亡率和繁殖率等方面的要求基本一致外,并没有一个统一的标准,特别是酵母的工艺特性方面,必须根据各个啤酒厂对发酵风味、啤酒发酵度、麦汁浓度、发酵周期、酵母的凝聚性要求上不同。相对而言,凝聚性能比较好的酵母发酵麦芽三糖的能力比较差,其发酵度往往也偏低。
2)目前对死亡酵母、衰老酵母已经有了鉴别的方法,但对酵母的退化及其退化程度却难以鉴别,一般只能从发酵结果上大致进行判断,如果退化酵母数所占的比例较高,其发酵过程和发酵结果一定会出现比较明显的差异,然而此时已经很难对其进行调整,只有加强酵母的管理,防止酵母的退化。
为保证大生产过程中始终使用性能良好的酵母,在具体操作时应注意:
1)要保证活性酵母细胞和新生酵母细胞在发酵液酵母细胞总数中的数量比例优势。衰老、退化的酵母细胞比例高,相应的发酵状态、发酵结果也比较差。
活性酵母细胞的另一个含义是具有良好的酵母性能,即没有达到“海弗利克极限”的酵母细胞(注:酵母最大的芽生分裂能力称之为“海弗利克极限”),只有多量的活性细胞存在,才能产生多量的新生酵母细胞。当然控制一定的酵母增殖倍数也是很重要的,这里面牵涉一个酵母生长平衡的问题;如果酵母增殖倍数太高,会使许多酵母细胞较快达到“海弗利克极限”,对酵母生长寿命不利;如果增殖倍数太低,会导致新生酵母细胞数量太少。
比较好的增殖数应在3倍左右,不要超过3.5倍。从酵母添加量、充氧量、酵母迟滞期等方面可以达到控制酵母增殖的目的。由于不同酵母菌种对繁殖需要的溶解氧要求不一致,不同菌龄的酵母需氧量也完全不一致,所以对麦汁充氧应该安装在线溶解氧测定仪,通过不断的观察、测定,找出相关规律,就能有效地掌握充氧量和控制酵母增殖量。
3)要提供营养充分、温度适宜的营养基质,这是酵母赖以生存、繁衍和进行正常代谢的基本条件。如果能够将啤酒发酵过程理解为酵母的饲养而不是单纯的发酵需要,这样反而能获得更好的结果。但是我们的啤酒工厂大多按照啤酒制造的目的去安排麦汁(酵母营养基)的 生产,有时等于强迫酵母接受不适当的生存环境,这样必然导致酵母经常在营养条件较差、耐受不同温度和酒精浓度的条件下适应性生存,极易衰老与退化。合适的麦汁组成是保证酵母具有良好状态的重要条件之一。啤酒工厂切忌过分考虑理化指标和品种、产量的需要,而忽略了保证酵母性能良好的一些营养条件,否则也会对啤酒风味的良好和均一程度带来严重后果。在明显感到酵母营养可能不足的情况下,尽可能添加一些酵母营养盐之类的营养源。目前有两种酵母营养盐,一种是添加于麦汁煮沸过程中的,另一种则是以无菌水溶解与酵母一起添加或添加在冷麦汁中,最好使用后一种。因为酵母营养盐添加在高温的麦汁煮沸中,一些诸如维生素之类的营养物质易受到破坏。按照酵母使用的代数,其添加量可以由20PPM逐步提高到50PPM。
4)要尽可能避免造成酵母衰老、退货的客观条件和不正确的过程操作。按照酵母的生存规律,大致上以下情况会使酵母可能发生过早地衰老、退化:
A.缺乏酵母最低代谢所需要的营养物质,使酵母不得不利用酵母本身的营养贮备,如肝糖,当肝糖消耗尽后还会进一步利用酵母体内其他细胞成分和营养物质,这样就必然使酵母迅速衰老、退化,还有可能导致酵母死亡、自溶。
B.酵母长期处于高温或有毒害酵母成分(如酒精)存在的环境下,对酵母产生毒害作用。所以温度的升高会导致酵母的退化,如酵母不能立即接种,这种退化的程度是不断增加的而且酵母的退化是不可逆的,是酵母死亡的先导。让酵母长期停留在发酵大罐的锥底或没有将回收酵母的温度降到一定的低温等,都是引起酵母衰老、退化的环境条件。从这个意义上讲,酵母的及时回收、适当的回收方式和回收以后的正确处理和保存具有很重要的作用。
C.在酵母缺少营养的情况下,使酵母由静止状态(或滞生代谢状态)转向强烈代谢,如保存酵母过早、过多地接触氧,使用无菌空气对回收酵母泥进行搅拌等,都会促使酵母过早衰老、退化。
D.在酵母回收使用和保存过程中污染了杂菌。
E.酵母酵母批次过多,衰老、退化的酵母细胞比例增加,一般使用6~8代比较适宜。
F.外来应急作用使酵母受到损害,包括机械、物理和化学因素。如使用转速较高的离心泵输送酵母(机械作用)和激烈的剪切式搅拌、存在一些对酵母有毒害、刺激作用的化学物质、温度和压力的瞬间变化、不适宜的酸性或碱性环境等,都会对酵母有影响。
鉴别酵母衰老的基本方法是镜检时酵母细胞变大,细胞形态不规则,体内液泡增大,细胞壁增厚;从现象上分析,衰老、退化的酵母起发速度比较慢,发酵力和发酵度降低,发酵风味变坏等。据介绍可以用测定酵母泥PH值的方法来鉴别,如果酵母泥PH值明显高于啤酒,则有产生自溶的可能,也可以将酵母泥的PH值减去啤酒的PH值,当两者之差大于0.5时,可以认为酵母已经发生自溶。
3.生产过程中及时回收酵母,同时要掌握合适的酵母回收方法和保存条件
1)对下面发酵的酵母菌种,发酵结束以后的凝聚、沉降过程是必然的,但是酵母一旦凝聚沉降,就基本丧失了再发酵和还原双乙酰的能力,即使使之再悬浮,其降糖和还原双乙酰的能力也非常有限。
2)沉降要大罐锥底的酵母酵母处于基本“静止状态”代谢活性很低,但是酵母沉降层的温度很不均匀,远离冷却夹套的酵母泥温度要比靠近冷却夹套的酵母泥温度高4~5℃,而且这部分沉积酵母所处的环境十分恶劣,包括酵母细胞密度过高(产热不易发散)、基本没有营养条件、周围的酒精和二氧化碳浓度偏高,加上大罐液位和罐顶二氧化碳对酵母细胞壁的高压作用,沉积在锥底的酵母处于十分不良的环境中。因此酵母沉积在大罐底部以后,必须及时地将其取出,并及时处理和良好地保存,如能尽快添加到麦汁中则更好。
3)发酵液中存在着活酵母和衰老酵母、死酵母、冷凝固物,后三种先从发酵液中沉降出来,发酵基本结束以后,悬浮在发酵液中的活性酵母才逐步沉降。因此最先沉降的酵母主要是衰老酵母和死酵母,不能用作为添加酵母再次使用,最后沉降的那部分酵母也不是比较好的酵母,但在回收过程中,由于受流体的流动规律,往往这部分酵母最先回收,这样酵母泥沉积在锥底的时间越长,酵母泥沉积层越紧密,最先回收的那部分酵母活性越差,只有在发酵基本结束以后沉降的那部分酵母最适宜用于下次添加。所以回收酵母应该注意将先沉下来的和最后沉下来的那部分酵母、冷凝固物排掉,尽量回收中间沉降的那一部分的酵母。
4)酵母凝聚沉降以后,如果不及时回收沉降在罐底的酵母就会压实、增厚,一方面会造成酵母泥的高温,加速酵母的衰老,另一方面因为酵母凝聚团无法打开,会使酵母回收以后添加不均匀特别是罐对罐添加更是如此。 综上所述回收酵母应注意以下问题:
1)只要酵母已经在大罐中沉降下来,就应该尽快地将其回收、保存或使用。在具体操作时,可根据降糖情况和酵母细胞数下降结合起来考虑,这个时间基本在主发酵基本结束,准备向温贮温度(6~7℃)降温的开始或之前,此时外观糖度一般都在2.5P以下,酵母细胞数都低于1000万个/ml。要注意大罐酵母的回收时间一定不能是发酵过程全部结束(含双乙酰还原过程)、发酵液已经冷却的时候,如果确实在生产上衔接有困难,最迟不应超过降到温贮温度(6~7℃)后24小时。酵母的回收温度可以是发酵温度(10~12℃),也可是温贮温度(6~7℃),以处于发酵温度下回收的酵母较好。
2) 必须回收状态最好的酵母,具体做法:
在大罐满罐以后24小时即排放冷凝固物一次,在发酵前1~2天,每天排放一次废酵母和冷凝固物,之后可以每两天排放一次,当酵母细胞数明显下降时(大致上在第5~6天开始)原则上不再排放酵母与冷凝固物。
回收酵母时应先适当排去一些酵母与冷凝固物后再进行回收,当酵母泥明显变稀时停止回收。在这之后再沉降焉的酵母不再回收,弃去不用。
3)对回收酵母的管理,其指导原则是低温保存、短期保存、单一品系保存,其具体是:
A.酵母回收以后应尽快冷却到4℃左右保存;
B.经净化的回收酵母保存时间不要超过24小时;
C.不同酵母菌种、不同酵母温度、不同麦汁浓度的回收酵母应分别保存。
4)应设置若干个酵母回收添加罐,酵母回收罐的大小根据可回收酵母的数量确定,一般以添加酵母体积量的4~5倍计算,回收罐的数量根据发酵罐的数量确定,常配置3~4个,也有配置5~6个的。
5)对回收酵母应按下面要求处理:
A.要把酵母迅速、均匀地冷却到较低的温度(约2~4℃),此时酵母的代谢活动能降低到最低的极限,只有这样才能使酵母在再使用时的生理状态与回收时的状态相接近,高于或低于这个温度范围都是不适宜的。冷却到低温的时间越长,酵母在冷却过程中退化的可能性越大;这种冷却可以在搅拌情况下通过冷却夹套来完成,也可以用热交换器或加入无菌、脱氧的冰水完成。
B.要注意控制已冷却的酵母贮存时间,因为“酵母泥的适当冷却、混合并保持在一定的低温条件下,并不意味着酵母能在滞生状态的环境中舒适地生活”。酵母的退化先于死亡,测定酵母的死亡率反映不出酵母的活性,如果多量的酵母退化,即使测定的酵母死亡率并不高,此酵母未必获得良好的发酵结果。一般要求保存酵母的时间最好不要超过24小时,最长不应该超过48小时。
C.回收酵母要尽量避免接触氧,因为氧的存在会使酵母的代谢活性增强,必然导致酵母消耗自身的营养贮备,这样就会产生两方面的问题,一是营养贮备的消耗使酵母在发酵开始需要使用这些能源的时候不能得到满足,二是这种消耗营养贮备而进行的代谢活动必定产生多量的代谢热和代谢产物,对酵母有毒害作用,使酵母的退化、死亡和自溶会更严重。所以酵母回收罐在回收酵母以前应该先用二氧化碳备压,在回收酵母时还可以送入一些二氧化碳,在回收的酵母泥表面形成一层二氧化碳保护层;除非回收酵母被很快地使用,包括在添加酵母时适当加入一些新鲜麦汁而充氧混合酵母,否则在任何时间都不应接触氧。这就是说酵母在使用前的短暂时间是允许接触氧的,这个时间大约在酵母添加新鲜麦汁中去的一小时以内。
6)回收酵母的净化可能存在的几种情况:
A.酵母的洗涤:对回收酵母洗涤问题有几种说法,一是在大罐锥底或主酵槽底沉积的酵母泥中会有多量的杂质,如酒花树脂、冷凝固物等酵母细胞表面也会吸附一些细小的颗粒物质与色素物质,不利于酵母再使用,回收酵母在使用前可用纯净的脱氧的无菌冰水或弱酸进行洗涤,必要时可用较细的筛网筛除这些杂质。另一各说法是如果使用大罐发酵,罐内液体的强烈对流和酵母自身的强烈发酵,混杂在酵母泥中的杂质完全可能自行分离、沉降(或结合衰老酵母一起沉降),酵母的洗涤一方面会引起酵母的污染和损失另一方面洗涤可能使酵母泥吸收一些氧,不利于酵母的保存,所以回收酵母只要尽快地降到低温,均匀地搅拌和用二氧化碳隔氧进行保存就可以了。
B.回收酵母的酸洗:对已经被杂菌污染的酵母,使用一定数量的酸性缓冲液对酵母进行洗涤,酸洗PH值一般控制在2.2~2.4,以抑制污染的杂菌。
对污染杂菌后的酵母酸洗问题,同样有两种观点,对某些啤酒厂而言,酸洗已经成为一种固定的工艺模式,认为酸洗是确保酵母无菌状态的有效手段;也有的观点认为酸洗酵母是一个有害过程,因为酸洗时,酵母外部的PH和酵母内部PH相差较多,这样必然使酵母消耗体内的营养物质以维持细胞内的PH及其在较低PH的酸性环境下生存。所以酸洗是引起酵母退化另一个原因,而且酸洗过程往往带入多量的溶解氧,这对酵母也十分不利的。持这种观点的人认为,如果有足够的酵母可供使用,与其进行酸洗还不如将染菌的酵母弃去不用,如果确因某些原因必须酸洗的,则应严格控制酸洗时间(越短越好)和PH,并密切注意酵母在酸洗过程中的温度、PH和溶解氧的摄入。也有建议对染菌的酵母添加乳链菌肽抑制杂菌的做法,不过乳链菌肽只对革兰式阳性菌有效而对一些革兰式阴性菌(醋酸杆菌)和野生酵母的污染无效。 C。关于酸调理:酵母净化处理的另一个内容是所谓的“酸调理”也称“散凝作用”其主要作用是对凝聚成团的酵母进行散凝,可以同时达到洗涤的效果。据资料记载,进行酸调理的酵母会很快散凝,经散凝的酵母发酵速度和还原双乙酰的能力都有提高,而且这种调理不会对回收酵母造成性能上的伤害。所以如果酵母回收以后能尽快接种到新鲜麦汁中去,这种酸调理还是比较合适的方法。酸调理的酵母泥PH控制在3.0~3.3,常在PH3.0,时间也应该严格控制,经酸调理的酵母要忙接种到新鲜麦汁中去使用。 以上叙述归纳起来有以下几句话:
------优良的纯种酵母一定体现着酵母的活性程度和酵母的纯净化(无菌)程度。
------酵母的使用过程实际是酵母饲养过程,所以啤酒(麦汁)生产过程应从饲养酵母的角度考虑营养源的合理与完善。
------只要酵母在完成发酵过程以后沉下来就应该立即将其从发酵液中取出来。
------酵母应该尽快地从保持状态取出、接种。
三、酵母的选育与优化
1、酵母的选育与优化是啤酒厂酵母管理的先导和基础,只有通过不断的选育与优化,才能保证酵母的纯净化,才能保证所使用的酵母始终处于良好的状态和获得良好的酿造结果。
酵母的选育可以包括以下几方面的内容,一是菌种的选择,二是菌种的纯净化,三是菌种的培育。
1)酵母菌种的选择必须遵循几个原则,一是适应本厂实际生产条件的需要(发酵方式、装备条件等)二是适应地区消费习惯的需要(风味特征、酒精含量高低等)三是适应品种生产和新产品开发的需要(单一品种、多品种,不同色泽、不同浓度等)。在菌种的选择上,可选择一个主体菌种,保留几个性能相近的菌种,同时也可保留一些性能对比有特性差异的优良菌种,便于各种目的的选择。
菌种的来源可来自有关科研院所,也可通过自身的筛选、杂交、诱变待方式获得优良菌种。
菌种的选择以实验室的选种(150~1000ml)为主,主要进行菌种的初选可以从30~50株菌种(最好不要少于10株)出发,经逐步扩大培养和性能对比最终确定3~5株菌种或更多一些;以中式规模为辅(50~500L),主要进行性能选择,确定2~4株菌种,最后由大生产规模的对比、验证确定终选项菌种。
2)酵母菌种的纯净是进行酵母菌种选育时分离、活化和无菌处理的过程。酵母分离、活化应注意的几个问题;
A、对保存菌种的取种或移种应尽量注意选择营养状态较好的酵母簇,如试管斜面菌种的移种应取贴近营养基部分的酵母,同时必须考虑保存时间不是太长的菌种。
B、酵母应先活化、后分离,必要时可反复活化几次,通过镜检证实酵母细胞的大小、形态已经符合酵母分离的要求方可进行分离;菌种分离以单细胞分离方式比较好。
C、要非常重视酵母活化时的营养条件,在配置营养基时。可以按照不同的营养配伍和灭菌方式进行平行试验,确定最佳培养基的组成。
3)酵母的选育过程实际是在营养条件良好的情况下饲养的过程,在从试管斜面开始一直到大生产的重复使用应始终保持酵母牌一定的营养环境下。对于这一点有两种不同的观点:
一种认为,酵母的扩大培养过程尽可能接近大生产的营养条件,避免因酵母营养环境的变化而变异,特别是前期扩大培养过程所提供的营养条件一定要有所控制。
另一种认为,为了保证扩大培养酵母的健壮程度,应注意从扩培起始菌种到生产用酵母的这个过程中注意保持良好的营养条件,诸如使用全麦芽麦汁、添加酵母营养盐和必要的微量元素等。
对于这两种观点,笔者倾向后一种,因为在整个使用酵母的过程中,保证酵母生存的营养条件应该是最重要的,大生产的麦汁营养组成如果比较差,就应设法予以加强;也就是说尽量不要让酵母通过调节自身的功能去适应环境,而是要让环境条件去满足酵母生理活动的需要。当然如果在扩大培养过程中所提供的营养组成成分过于丰富,与大生产麦汁的营养条件差距太大也是不适宜的。所以活化酵母和实验室扩掊酵母的麦汁尽可能考虑使用组成良好、碳氮比例适宜的全麦芽麦汁,必要时可以补充酵母需要的营养成分和生长因子,麦汁浓度、添加酒花的比例应接近大生产麦汁,宜高不宜低。对于使用高浓度发酵的啤酒,扩培酵母使用的麦汁浓度与大生产的麦汁浓度不能相差太大;随着酵母的使用代数的增加,还要按比例递增添加一些酵母需要的营养源。
培育状态良好酵母的另一个重要内容是移种的时间和移种的对象,移种的时间以酵母处于对数生长期为最好,因为此时酵母的新生细胞数量比例较高,有利于得到良好整体酵母性能和再繁殖能力。
移种的对象,特别是原种的选择需要认真地进行对比,用排除法逐步进行筛选。对于非原种性选择,应在大生产时进行观察,发现发酵情况良好,发酵液品尝风味优良,还原双乙酰性能都比较好的发酵批次就应及时斜面留种。在有一定数量积累后,同样用排除法进行对比选择和培育。
2、酵母的优化又称育种,在啤酒生产中进行酵母的优化首先必须重视对酵母性能的评估
原则上来说,优良的酵母应该具有以下基本特点:
A、具有良好的代谢性能;
B、代谢产物能赋予啤酒良好的风味;
C、完成发酵以后,能较好地从发酵基质中进行分离和再使用。
优良酵母菌株评估内容有:细胞形态、生理状态、发酵性能、凝聚性能、
代谢环境的适应性能和代谢产物的组成、双乙酰的产生和还原能力以及在压力条件下或其它恶劣的环境条件下的稳定性能等。
在啤酒厂中的酵母优化工作通常有以下一些途径:
一是在大生产过程中通过不断的留种,使用小型发酵试验进行性能对比确定自然优化的程度,这种工作的重点是留种对象的发现与选择,如对凝聚性能的优化,发现现有的酵母凝聚性能太好,可以取用发酵结束、大部分酵母已经沉降以后仍然悬浮在发酵液中的酵母留种对比凝聚性能。反之可以取用最早沉降的酵母留种。
二是改变酵母的营养与环境进行优化,包括改变麦汁组成、发酵温度、通风程度、液位高低和静压压力等,有时候添加一些诱导酵母性能变异的物质进行,这种方式比较常用。
三是通过杂交和诱变进行优化,实际上这类优化工作已经进入实用阶段,只要具备进行酵母杂交和诱变的工作条件和人工条件就能进行。所谓杂交就是利用不同遗传特性和相反交配型的细胞产生新的双倍体这一特点进行的,杂交工作的好坏应从杂交菌种遗传特性的稳定性加以鉴别,而且多从获得某一个或几个特性的变异稳定性确定杂交工作是否成功,绝不可能是酵母全部性能的改变,所以从遗传基因的角度去理解,杂交优化是有局限性的。诱导工作则是多方面的,一般只从改变某一性能要求进行,诱变的方法也比较多,可以是化学诱变剂,也可以是物理方法(如紫外线等射线)。
要说明的是进行酵母的优化,一定要用原菌种进行平行性能对比,检查优化后酵母菌种的变化与差别,如果基本性能或主要性能与原菌种接近或略优,而希望通过优化获得的
某些性能明显提高,那么优化工作只能说基本成功,而后通过大生产的考验这些优化性能无明显改变,即保持一定的稳定性,说明这项工作是成功的。
3、关于酵母的扩大培养
1)在整个扩大培养过程中,我们希望获得多量的增殖酵母细胞而不是代谢产物,所以必须尽量让酵母处于有氧代谢过程中,因此不断补充营养源与氧是酵母扩大培养过程中必须注意的工作。
A、优良的培养基:麦汁是啤酒厂最方便的酵母培养基,但绝对不是“凡可以用来酿造啤酒的麦汁均是优良的培养基”,许多工厂常常从大生产的啤酒麦汁中分割作为任何一级扩培培养基,由于麦汁组成太差造成扩大培养失败。无论哪级扩培,培养基均需有特殊要求的麦芽汁。
实验室(从试管至大锥形瓶)培养用麦汁,一般应由实验室自己制备,可按如下方式制备:使用粒大皮薄的一级麦芽(如300克),经过粗粉碎(通过20目筛),加40℃热水9200ml于35℃保温30min,利用水浴升温至45℃保温60min,再升至63℃保温30min,再升温68~70℃保温至糖化完全。全过程均在水浴中,并在不停地搅拌(100r/min)下进行,糖化结束后,即进行布袋过滤。澄清麦汁用H3PO4调整PH为5.2,置于电炉加热煮沸。在煮沸时,
边搅拌边加入1~2个预先打成泡沫的鸡蛋清,煮沸45min,而后调整浓度为8~10P,PH5.2。用滤纸过滤,分装在培养皿中,于蒸汽灭菌釜中,在0.08Mpa下灭菌30min备用。
从卡氏罐至各级扩大培养,由于培养基用量太大,一般由生产车间制备,但此麦汁也应是专供培养酵母用的,剩余麦汁可供啤酒生产用。要求配料为:一级麦芽为75~85%,辅料用量为15~25%(不宜太大),酒花为0.01~
0.013%。α-氨基酸为200~240mg/L,总氮为800~1000mg/L,麦芽糖为9%,麦汁要澄清透明。
现在由于许多啤酒厂生产的麦汁,α-氨基酸偏低,核苷酸、泛酸、肌醇不足,导致扩大培养中酵母营养不良,影响增殖。在扩大培养中,酵母从培养基中吸收氨基酸,合成新细胞的蛋白质、RNA等,从下面计算可知酵母增殖所需的α-氨基酸含量。
设接种细胞浓度为1×107个/ml,培养后增殖至8×107个/ml,每1亿个酵母细胞(含水75%)重7.14mg,酵母细胞中含氮为8.54%(绝干计) 解:每升培养液增殖细胞数
(8×107—1×107)×1000=7000×107
7000×107×7.14/108=4998mg
每升新增细胞的干物质量
4998(1--75%)=1249.5mg
每升新增细胞的含氮量
1249.5×8.54%=106.7mg
酵母培养时对麦汁中α-氨基氮同化率为50%左右.为了增殖麦汁中必须具有α-氨基氮水平为
106.7/50%=213.4mg/L
若扩培麦汁营养太差,要求添加商品酵母食物。
B、温度:卡尔酵母最适生长温度是31.6~34℃,实际生产扩大培养过程中,还需考虑到减少酵母的死亡率、减少染菌的可能及让酵母逐步适应发酵温度。因此酵母扩大培养采用逐级递降温度培养法。如
液体试管→小锥形瓶→大锥形瓶→卡氏罐→汉生罐→一级繁殖罐→二级繁殖罐→发酵
28℃ 26℃ 23℃ 20℃ 13~15℃ 12~13℃ 11 ~12℃ 34℃
应指出酵母工艺发酵温度和培养温度是随酵母菌种的不同而异,上述培养温度适合于国内菌株(如青岛酵母)。目前引进的国外菌株并不适应低温发酵,因为培养温度太低,也会影响菌种的繁殖,应参照菌种的最佳发酵温度。
C、通风:虽然啤酒酵母可以在好气或厌气条件下繁殖,但效果不同,如下式反应:
有氧呼吸:C6H12O6+38Pi+6O2→6CO2+6H2O+38ATP+ΔQ
无氧呼吸:C6H12O6+2ADP+2Pi→2C2H5OH+2ATP+ΔQ
式中 ADP——二磷酸腺肝
ATP——三磷酸腺肝
Pi ——无机磷酸
ΔQ ——废热
从反应式可知酵母在有氧呼吸1mol麦芽糖时可以获得较多合成细胞用的能量(38ATP),而无氧发酵,不但得不到0.5g酵母干物质,而且会积累较多抑制繁殖的酒精。在有氧呼吸中每克糖的消耗可以得到0.5g酵母干物质,而无氧发酵只得0.0278g。酵母有氧呼吸按TCA循环代谢,同时可以和乙醛酸代谢相联,合成新的氨基酸,同时比较容易RNA等,供酵母细胞生长需要;若无氧发酵,当培养基缺乏某一氧基酸(虽然其他氨基酸还很多)由于氨基酸转换困难,细胞合成却受到阻碍。因此在培养细胞为目的的扩培过程中,
应把氧作为主要营养物质。近代研究证明酵母细胞合成初期需有酵母甾醇,而酵母甾醇的合成,必须在有氧条件下进行,而且氧是限制性营养物质,即扩培过程必需有适当通风培养。通风不足是影响酵母增殖促进细胞衰退的主要因素。但是我们培养啤酒酵母的目的是为了酵母进行后面的厌氧发酵,如果一味追求细胞数,过度通氧(特别是最后1~2级),也会造成酵母细胞呼吸酶活性太强,而酵母酶活性不足,影响以后的发酵。
实际生产中溶解氧控制是:
实验室培养阶段:
容器装量不超过1/2,留有空隙,有氧气;
用棉塞,提供氧进入途径;
灭菌后,培养基放置2~3天再接种,使培养基吸氧,最好每天振荡1~2次; 在接种后的培养过程中,要定期摇动它,边排出CO2,边使氧溶解。一般4~
8h振荡一次。
汉生罐、繁殖罐:优良培养罐应装有溶氧指示或控制通风。培养中应装有空气分布器(鼓泡管或鼓泡球),使通入的空气颁布成细小气泡,提高氧的传递速度。溶氧控制水平从6.0~3.0mg/L逐级降低,即汉生罐控制水平6mg/L一级繁殖罐4~5mg/L二级罐3~4mg/L。
如没有溶氧指示,一般以通风次数、通风时间来控制。
汉生罐:培养4h后,每隔1~2h通风10min;培养24h后,每隔3~4h通风5min。繁殖罐:培养6h后,每隔6h通风10~15min;培养20h后,每隔6h通风10min。
在汉生罐以后 ,罐顶应具有超压阀,杜绝外界有菌气体进入培养罐。但应控制超压不宜过大,必要时可适当排气。由于间断式通风,不通风时,超压时会有CO2形成,CO2在麦汁中溶解度是与压力成正比,超压愈大,培养液中
CO2溶解度愈大,会影响酵母增殖,同时会促进凝聚性酵母细胞沉淀。沉淀
的酵母细胞接触养分困难,易衰老和死亡。按规定时间通风也是为了不使酵母过早地沉淀。一般罐顶超压在培养前期仅需0.02Mpa。以后略微增加,但不超过0.05Mpa。
2)、在扩大培养工作结束以后,对于留存于种子罐中的留种酵母,应迅速将其温度降至4℃以下保存,并且不宜充氧;也可以先补充含有溶解氧的新鲜麦汁使其再繁殖,再冷却到4℃以下保存。
A、每次更新麦汁前,汉生罐应预先通过手动搅拌或压缩空气搅拌,使已沉淀的酵母被均匀搅拌成乳浊液。搅拌和通风必须足够打碎结实的凝聚状酵母,然后按罐实际容积放走85~90%酵母悬浊液,留下10~15%,再补充新的麦汁。如果留种量偏大,虽然起始发酵时间可缩短,但补充新麦汁后,新生酵母细胞会偏少,酵母容易衰老。
B、更换麦汁 汉生罐是否需要扩大,每月要更换一次新的麦汁。更换的麦汁必须是优良的麦汁,通过杀菌罐在压力0.08~0.1Mpa下杀菌1h,并迅速在杀菌罐用夹套冷却至60℃以后,麦汁中必须通入无菌空气搅拌,冷却至汉生罐培养温度高3~5℃,使发生凝固的蛋白质沉降,如杀菌罐底部只有一个出口,应先从罐底排出5~10%带有大量蛋白质沉淀的混浊麦汁;如有高低两个出口,则可从高出口段把麦汗压到汉生罐中。(连接管道预先杀菌消毒)。
C、留种汉生罐培养 作为汉生罐留种培养,应注意培养时间,切勿使培养过头,否则在低温饲养酵母时,由于营养缺乏会加快酵母的衰老。
培养方法如下:更换新麦汁,使罐内保持在12~13℃,通风20min后保温培养,一般在6小时左右可以起发酵,在起发酵后,注意冷却控温,每隔1~2h通风20min,继续培养18~24h(在12~13℃),在18h后注意取样冷却检查:A、发酵控制在30~35%。B、酵母细胞浓度在6×107个/ml。如以上两指标接近时,应开大冷却水,在4h内降至2~3℃,转入酵母饲养阶段。饲养阶段温度应尽可能匀衡维持在2±1℃。汉生罐存在酵母时,不论哪一阶段,罐压均保持在+0.03Mpa,以防止空气渗漏入罐内。
汉生罐饲养酵母要转入投产扩大时,最好按上述培养步骤培养一次再移种,因为饲养虽然在低温中,酵母新陈代谢大大减慢,此时酵母也会逐步衰老,如不重新培养,拿来就扩大,后一代衰老细胞会较多,繁殖时间也会延长。 如果培养麦汁营养太差,缺乏α-氨基酸和生长素,可以在麦汁中添加1%麦根(粉碎后用35℃热水萃取3h,过滤备用)浸出液,增加营养。如果长期用全麦芽麦汁培养酵母,酵母营养过好,酵母易长得过分肥大而影响发酵力,也可以在麦汁中加30%葡萄糖,加水调节成11P杀菌后培养酵母。
3)在逐级扩大培养过程中,正确选择扩大比,会影响到起始细胞浓度、扩大培养时间、
4)酵母菌龄一致性以及在扩大培养过程中抵抗杂菌污染的能力。扩大比遵循的原则如下:在汉生罐以前各级,由于采用较高的培养温度(25~27℃),酵母倍增时间短,无菌操作条件好,可采用1:10~20;反之,汉生罐以后各级采用低温培养(不大于13℃)酵母倍增时间长,杂菌污染机会多,扩大比宜小,一般为1:4~5。扩大培养要注意扩大倍数和扩培温度,要求扩大倍数由高到低,如前级扩大培养(从液体试管到种子罐可以控制在10~20倍,末级扩大培养(从种子罐到添加罐)可以控制在5~10倍,进入大生产以后,应控制在3~3.5倍,扩培温度可从20~25℃,逐步降低到工艺控制的发酵温度;从扩培的安全性而言,缩小扩大倍数、多次追加麦汁的做法较为合适。
如大罐发酵,每罐麦汁量为100M3,若希望发酵接种后细胞浓度为1.5~2×107个/ml,则汉生罐以后各级扩大比若定为1:5,可按如下安排,设每一级细胞培养后浓度为7.5×107个/ml。则最末一级(n)罐有效容积为大罐容积。 Vn=18.75×107/7.5×107×100=25m3
N-1: 25/5=5m3
N-2: 5/5=1m3
N-3: 1/5=0.2m3
现在很多厂,酵母扩大培养增殖级数太少,常常用培养过程中追加麦汁(分次追加法)来补救,如上例5m3一级,直接从1m3至25m3级。可用先加5m3麦汁培养24h,再补6m3麦汁培养8~12h,再补13m3麦汁培养6~8h,但这种方法只是不得以而为之。因为最末一级酵母将长期培养于低缬氨酸麦汁中,形成双乙酰前驱物α-乙酰乳酸多,同时由此培养出的酵母,菌龄差异大,大小不整齐,均会影响到第一次发酵。
4)由于是扩大培养酵母而不是啤酒发酵,所以酵母增殖过程所需要的营养源非常重要,必须予以尽量满足,包括碳源、氮源(主要是小分子氮)生长素(维生素、嘌呤、嘧啶)、矿物质、微量元素等。
5)要注意扩大培养过程中的移种时间,在对数生长期移殖酵母应是最合适的,具体时间可以根据出芽率而定,在出芽率比较高或略有回落的时间移种
最为合适。
6)移种时间的计算
酵母在一次培养基中培养,将经历迟滞期、对数生长期、饱和期、对数死亡期等阶段,大家都清楚在对数生长期移种,可获得出芽最多、死亡率最低、最强壮的酵母,而且迟滞期最短,增殖最旺盛。困难是如何判断接种后对数期。
A、培养时间估算法 : 在优良麦汁培养基中,正确的扩大培养,酵母饱和期细胞数可达9~12×107个/ml,移种在对数后期浓度一般为7.5×107个/ml 培养温度(℃) 36 33 28 18 12 10 8 6 培养时间(h) 3.8 1.8 2.4 3.7 6.0 9.0 24 40 若采用10℃培养,查时代时间表为9h,接种后细胞浓度为15×107个/ml,规定移种细胞浓度为7.5×107个/ml。求培养时间即移种时间
酵母在对数增殖期遵循如下增殖公式:
2n.a0=A
式中:n------为增殖次数
a0------为起始增殖细胞浓度,它不等于起始细胞浓度,一般接种后
仅有50%以下细胞能出芽增殖,余下细胞虽可能是活细胞,但不出芽。设a0=1.5×107×50%
A-----移种时细胞浓度
培养时间: t=t0+ntm
式中: t0------迟缓期时间,和培养温度有关,在10℃培养一般为6~13h,
取8h
N------增殖次数
Tm-----酵母在培养温度下倍增时间
则t=8+3.3222×9.0=37.9h(2n=A/a0=7.5×107/1.5×107×50%=10
n=3.3222)
若采用12℃培养,t0=6h tm=6h
T=6+3.3222×6=25.9h
由上计算,如在10℃培养需38h,12℃培养26h移种。
B、降糖判别法: 啤酒酵母在11~12P麦汁中通风培养,当酵母使还原糖降到1/3~2/5时,酵母增殖曲线一般在对数的中期,或中偏后,此时外观泡沫最高并开始下降。结合镜检汉生罐芽生率45~50%、细胞数经通风搅拌后约5~7.5×107个/ml,死亡率在0~1%。增殖罐芽生率在35~45%,细胞数在5~6.5×107个/ml,死亡率在0.5~1%。对于凝聚性好的酵母必须经通风搅拌后取样测定。
移种太早,虽然芽生率高,但细胞太嫩,不但会延迟下一级扩大培养时间,而且会增加下一级酵母死亡率;移种太迟,虽然细胞数多,但芽生率低,下一级培养后细胞大小差异大。
四、酵母的扩大培养系统与管理
1、酵母扩大培养系统的菌种处理
选育、分离优良菌种是能否获得良好的大生产菌种的保证。试管斜面保存的菌种可分为“原种”和“出发菌种”两种形式,出发菌种“源自于”原种,但应优于原种。每年应对出发菌种进行分离、筛选和对比试验。通过分离、选育,选出当年使用的出发菌种。每年可以对原种进行分离筛选和对比试验,与保存的原
种和出发菌种进行对比后,选用新的出发菌种,保存经筛选的原种。分离筛选过程进行的对比项目有:
细胞形态与整齐度、失重、凝聚性能、死灭温度、最终发酵度、双乙酰含量、风味鉴定。
每一株分离菌种的平行对比样不得少于5个。
分离菌种的试验规模不得少于250ml(500ml三角瓶)
1)为了更好地活化酵母和分离退化、死亡酵母细胞、实验室起始酵母的处理最好使用以下方式进行:
试管斜面→液体试管→试管斜面→液体试管→小三角瓶---------
试管斜面→液体试管→液体试管→小三角瓶--------
2)为了保证获得无菌、健壮的出发菌种,从小三角瓶开始,就应该考虑在营养液中适当添加酵母营养盐、乳链菌肽(Nisin)和锌离子。
3)在扩大培养过程中,如果麦汁基础培养基均来自于大生产,则应该专门安排拉培酵母麦汁的生产,包括应该降低辅料比甚至不使用辅料,适当添加酵母营养盐和锌离子。
2、酵母扩大培养使用麦汁的方式
方式之一:使用冷麦汁,在麦汁杀菌罐中用蒸汽夹套高温灭菌(121℃),再使用冷媒冷却到规定的扩培温度。
方式之二:使用高温麦汁,可以采用以下两种方式进行冷却:
1)经薄板冷却器冷却后进入培养罐。
2)在扩大培养罐中冷却(前提是罐中没有种子酵母)。
方式之三:使用冷麦汁,经瞬时灭菌的方法,在密闭的薄板冷却器内短时间高温灭菌与冷却到规定的扩培温度。
3、酵母扩大培养的麦汁使用
方式之二的优缺点:
1)可防止生成多量冷凝固物,避免糖类与氨基酸经美拉德反应形成多量类黑精。
2)可避免高温造成营养物质的损失,如糖类、氨基酸、维生素等,有利于酵母的扩大培养。
3)如果使用扩培罐冷却仍然需要较长的冷却时间,对薄板冷却器、扩培罐和管道有较高的无菌要求,否则易污染杂菌。
方式之三的优缺点:
1)对营养物质的保留、灭菌效果比较好。
2)需要较大的投资购置瞬间灭菌装备。
目前国内比较常用的是第二种方式,也有使用第三种方式的,但使用第一种方式的越来越少。
4、酵母扩大培养过程对氧的需求与充氧
酵母的代谢途径有两种:需氧代谢和厌氧代谢。
两种代谢途径分别取决于两个效应“巴斯德效应”(Pasteur effect)、“克拉勃垂效应”(Crabtree effect)
巴斯德效应的定义;有效地吸收氧进行需氧代谢,因为氧的存在而抑制了发酵(厌氧代谢),并能够产生更多的能量。
克拉勃垂效应的定义:因为一些高浓度的糖类存在会抑制酵母对氧的吸收,只要有多量的单糖或双糖存在,即使有一定含量的氧,酵母也会进行厌氧代
谢。
酵母的生长繁殖消耗糖类后产生能量密切相关。在严格的有氧条件下,可以获得54g绝干酵母/100g葡萄糖;在严格的厌氧条件下,只能获得7.5g绝干酵母/100g葡萄糖。在12P的麦汁环境下,只能获得9~10g绝干酵母/100g糖。
因为12P的麦汁含有远远超过0.1g/l的极限糖类的浓度,因为产生了“克拉勃垂效应”,使酵母进入厌氧代谢状态,(1g绝干酵母近似等于40×106个酵母细胞/ml)。(1P浓度的麦汁含有10g/l糖类)
酵母扩培必须进行需氧代谢获得大量的能量和利用营养物质合成菌体。因此必须防止因为“克拉勃垂效应”的过早影响而进入厌氧代谢。但是啤酒厂的大生产的麦汁恰恰含有多量的葡萄糖、果糖和麦芽糖,在啤酒厂的 麦汁环境下“巴斯德效应”会被“克拉勃垂效应”抑制。在麦汁的环境下,酵母吸收氧的程度十分有限,酵母的增殖数量一定会受到限制。为了满足酵母扩培需要,就必须考虑充氧效果,可以在酵母扩培过程 中不断充氧和加强氧的分散。根据研究结果表明,如果在酵母扩培装备中安装:充氧集合器 - 充氧搅拌器 - 间断、定期(或连续)充氧,能有效地帮助达到酵母增殖的目的。
在我国啤酒厂大部分酵母扩培设备的最终酵母细胞数往往只能获得5~8×107个/ml,很难达到10×107个/ml或以上,其原因是充氧的装置和充氧的条件不合理,不能满足酵母对氧的需求所致。
酵母扩培的需氧量的计算:对一个50HL的酵母扩培罐,扩培温度16℃,要求酵母细胞数10×107个/ml,充氧理想气体等式为:
V=n×R×T/P
式中: V=充氧的理想气体体积量
P=2Bar表压的充氧压力,相当于3Bar的大气压力
N=每小时需要的氧的摩尔数
《扩培罐体积×小时通氧量×需要增殖的酵母细胞数与每克绝干酵母细胞数之比×每克绝干酵母增殖的需氧量(0.013g)÷32g/摩尔氧》 R=理想气体状态常数=0.0831×Bar/°K
T=16℃=289°K
经过计算,以上扩培罐要增加5×107个/ml酵母细胞数,理论上的空气供应量只要100升的空气(在1 个大气压下坡路就够了,实际充氧还需根据麦汁浓度、粘度和温度等许多环境条件进行调整,可能要高一些。
国外啤酒专家为了改善在酵母扩培过程中充氧的效果,进行了多次试验,证明了由于“克拉勃垂效应‘的影响;简单、多量地充氧并不能显著改变酵母的生长状态。但是研究发现:如果能对酵母扩培设备安装合适的-------充氧集合器、搅拌器或者循环充氧装置,会改善酵母对氧的利用,有利于酵母增殖的速度与数量。同时国外啤酒专家在安装胡合适的充氧集合器和搅拌器装置进行多次试验证实:”酵母利用氧程度决定因素是搅拌器的转速而不是空气的流量“。合适的搅拌器形状和搅拌速度不会对酵母产生强烈的剪切力刺激。
5、酵母扩大培养的过程形式
除了到卡氏罐为止的实验室扩大培养过程以外,在向大生产酵母的“扩大培养过程”需要分为几个扩大级数进行并不是太重要的,只要掌握合适的时间(即
要求的移种时间)及时补充营养(新鲜麦汁)和满足扩培过程需要的氧,保持一定的扩培温度即可。
近代酵母的扩培可以分为一罐法、两罐法、三罐法等多种,但大多数倾向于使用两罐法,因为两罐法包含一个有留种的种子罐,可用于留存部分菌种,过多的扩大倍数对系统的灭菌会提出更高、更严格的要求,而且会有较高的投资费用。
1)快速酵母扩培系统之一:恒定需氧扩大培养法,其特点是较高的温度(25~30℃)、连续通风、连续搅拌和不断补充营养。它是一种全自动两罐法酵母扩培系统,罐的容积分别是8HL和85HL,罐的设计与制作必须符合严格的卫生标准,并分别安装有温度、液位、溶解氧传感器,变频机械搅拌器,不锈钢无菌充氧器,板式冷却器和自动控制系统,罐的容许工作压力可以达到2.5bar。酵母一旦接种进入8HL罐,即按照设定的程序全部进入自动操作,在24小时内酵母细胞数
73可达到18~22×10个/ml,酵母死亡率低于5%。扩培结束的酵母可使一个150M
的大罐获得15×107个/ml的酵母接种量。
2)快速酵母扩培系统之二:全自动单罐循环法。罐的容积可以为80HL或150HL,罐的设计与制作也必须符合严格的卫生标准,并分别安装温度、液位、溶解氧传感器等,罐体可以与冷却,使用陶瓷膜无菌充氧器,板式冷却器和自动控制系统,罐的容许工作压力2~2.5bar。酵母接种进入扩培罐后,可以送入新鲜麦汁和溶解氧,并进行规定时间、规定流量的循环和充氧过程,可以不断补充新鲜麦汁,即按照规定程序全部进行自动操作,24小时酵母细胞数可达15~25×107个/ml以上,酵母死亡率低于5%,扩培结束后接种到发酵罐,由于很快进入对数生长期,就能缩短发酵时间(大约缩短15%)。由于只使用一个扩培罐,所以大大减少了被杂菌污染的危险。
全自动单罐循环扩大培养系统使用了两个技术:
1)酵母扩培液循环系统,通过酵母液的循环,一方面起了很好的搅拌作用,而且通过循环使酵母液连续不断地进行充氧和使氧在酵母液中得到均匀分布。
2)膜通风技术,通过微孔膜产生多量的微细的小气泡,大大增加了气液的接触面积,这种膜通风技术可以有效地提高类脂合成的活性和酵母的发酵性能,同时对控制酵母的扩大倍数和细胞浓度具有重要的意义。这种多孔膜的孔径只有0.05u是一个具有许多通道的圆柱体,其直径和长度可以根据需要进行配置,能满足连续通风的需要,而且可以进行高温灭菌。
酵母的科学管理和合理使用主要包括以下一些必须注意的内容:
1)酵母的环境条件与改善
2)酵母的营养与复壮
3)酵母的污染
4)酵母的状态检查
5)酵母的添加
6)酵母的使用代数
7)酵母的回收与贮存
酵母的环境条件条件与改善
1、压力环境(Pressure Stress)
1)近代啤酒发酵大多使用露天发酵大罐,其特点是体积大,有比较高的高度,这样沉降在大罐底部的酵母细胞表面要承受罐顶气压和高的液柱静压之和,一般至少达到0.25MPa高的可以达到0.3MPa。
2)酵母在使用和回收时将不断在细胞表面发生0~0.3MPa的压力变化,酵母必须经常调节内压以维持细胞壁两侧的压力差和满足物质交换的条件。
3)这种调节不是酵母始终能承受的,一旦酵母不能应对某些骤变或由于酵母本身的状态不良而出现生理调节的“应力性衰退”,会使酵母的生存活性和生理活性受损,不仅使发酵状态出现问题,而且会使酵母内容物向环境释放,造成风味的恶化。因此现代大罐建议高度不超过15米,尽量不使用一罐法,或者使用一罐法时不采用封罐保压的方法,回收酵母时先在酵母回收罐适当用CO2加备压,酵母回收结束后再逐步释放压力,以防止产生细胞表面压力的骤变等。
2、温度环境(Temperature Stress)
不良的温度环境会对酵母产生冷刺激(Cold stress)或热刺激(Hot stress),导致酵母细胞的性能变化、凝聚能力的变化和代谢异常等不良状况。
3、流体方式环境(Flowage Stress)
以下条件会对酵母产生流变剪切应力影响:冷却夹套的结构和冷媒的导入方式,过大的大罐高度和大罐直径,过低的冷媒温度,过于强烈的发酵,进入大罐的流量太大、流通截面积太小,大罐内表面过于粗糙。只要在大罐设计与制作、泵的选用与管道配置方面注意考虑,不会对酵母产生太大的影响。
4、发酵基质环境(Medium Stress)
这些条件包括:酵母营养的满足程度、酵母能量的满足程度、酵母与非酵母代谢产物的浓度与分散、酵母的“饥饿状态”的持续时间、酵母细胞壁两侧的基质浓度差(渗透压失衡)、各种添加剂与酶制剂。过高的发酵麦汁浓度或忽高忽低的麦汁浓度,过高的辅料比例,不及时回收酵母和过长的酵母贮存时间,长期添加脱羧酶、糖化酶、葡聚糖酶等一些不适当的工艺方法应该昼避免。
5、固形物总量环境(Break Stress)
固形物包括冷凝固物、热凝固物、色素物质、葡聚糖颗粒和蛋白质颗粒等,多量的颗粒度小于酵母细胞颗粒度的物质存在,多量的与酵母带有相反电荷物质存在,一定会影响酵母细胞与外界环境进行物质交换,影响酵母的物质代谢与繁殖,甚至影响酵母的凝聚。应该注意:几乎完整地分离掉热凝固物,控制冷凝固物的数量(合理的冷凝固物数量应为150~250mg/L最高不超过350mg/L),生产浓色啤酒或黑啤酒时,在发酵结束以后添加色素物质,不重复使用发酵浓色啤酒或黑啤酒的酵母,注意使用溶解良好和溶解均一度良好的麦芽。
酵母的营养与复壮
在实验室扩培阶段昼考虑使用:全麦芽麦汁、酵母营养添加剂、锌盐、必要的酸性缓冲剂、为了防止可能出现的污染,最好能添加一些杂菌抑制剂,如乳链菌肽(Nisin)之类。
在大生产的扩培期:最好是全麦芽麦汁,尽量不要使用辅料,如果使用辅料其比例尽量不超过25%。尽量安排专门的酵母扩培麦汁的生产,与此同时还应适当补充酵母营养盐和锌盐。
麦汁浓度使用12P,不要使用10P甚至更低的麦汁浓度进行酵母扩培。 丰富的营养不会使酵母不能适应大生产的高辅料比,相反因为酵母的强壮和充分的自身的营养贮备,使酵母能通过自身调节适应大生产的需要和延长使用寿命。
大麦芽可以提供四类重要的、啤酒酿造必须的浸出物。
酵母营养基础物质:包括氮源、维生素、微量元素、生长素等物质,主要满足酵母的细胞合成、酶系统的合成与激活以及酵母自身的营养贮备。
酵母代谢基础物质:包括碳源与氮源,并以碳源为主,主要提供酵母生长与代谢的能源,产生代谢产物,是啤酒风味的主要来源。
产品组成物质:包括蛋白质、α、β-葡聚糖和戊聚糖、多酚物质等,是形成啤酒色泽、泡沫、口感的重要组成。
风味组成物质:包括含硫化合物、美拉德反应产物、类脂化合物及氧化产物、多酚物质,是麦芽赋予啤酒重要的风味成分。
由于辅料大多以碳源为主,不可能提供像麦芽那样合适的、完整的浸出物组成,由于我国的啤酒厂大多使用高辅料比生产啤酒,因此酵母常常因为营养不良而过早衰老。
酵母的污染与酵母的状态检查
防止酵母污染的一些具体做法有:
1)对与酵母直接接触的物料、容器、工具等都必须努力控制在无菌状态,扩大培养过程要比大生产过程更严格,使用低代数酵母过程中的要求要比高代数更严格。
2)用于酵母保存和扩大培养的营养基质都应进行平行培菌试验。
3)要坚持酵母使用过程中的镜检和杂菌培养试验。
对大生产过程使用的酵母应该坚持进行跟踪检测,检测的取样要求为: 如果大罐数量不多,要求每一个大罐满罐后每天取样一次,如果大罐数量很多,可以进行编号、间隔取样检测,或按不同酵母添加量、不同啤酒品种编号、间隔取样,要求每一个大罐每月必须能做到取样检测,被取样的大罐每天取样一次。
对不同代数的酵母跟踪检测次数不得少于3次(不包括0代)。
取样检测的内容和记录包括:满罐后的天数、取样当天的发酵液温度和外观糖度、取样测定的酵母细胞数、取样测定的出芽率和死亡率、镜检酵母细胞形态、从第四天开始测定双乙酰含量,必要时测定酵母的肝糖染色率。 酵母的正确添加与添加方式
1)要及时回收酵母(发酵结束后立即回收)。
2)酵母回收过程中应迅速将酵母泥的温度均匀地降到2~4℃。
3)在此温度下停留时间不得超过48小时。
4)在回收酵母以后,应迅速排放CO2,保持最低的正压状态。
5)在使用前1~2小时才允许仙罐内酵母充氧,包括搅拌均匀。
6)对使用的酵母应该进行取样分析,确认添加酵母的性能,包括酵母的浓度、酵母的形态、酵母死亡率,必要时(特别是高代酵母),可以留样进行性能分析。
7)正确的酵母添加形式应该是“麦汁--氧--酵母”,在同一位置进行混合添加,不应该分别进行。
酵母在添加以前,先取样混合均匀,然后进行各项分析,分析包括以下内容:
1)使用刻度离心管,将定体积的酵母泥在5000rpm离心机离心10~15分钟,然后检查固形物体积,测出酵母泥的浓度。
2)将混合均匀的酵母泥进行镜检(必要时可以适当稀释),检查酵母细胞形态、酵母死亡率和肝糖染色率。
3)必要时测定酵母液的PH,与发酵液的PH进行比较,如相差较大,表明酵母已开始或已经自溶。
酵母的添加系统
到目前为止酵母添加系统和添加方法大致可以分为四个层次:
1)非定量添加:(略)
2)定量添加:比非定量添加提高了酵母的添加质量和保证了发酵过程的基本稳定。缺点是无法控制活性酵母细胞的数量和无法减少退化、衰老酵母细胞的数量比例。
3)定比例添加:是大罐发酵能正常进行的很重要的一个环节,按照麦汁的流量,定比例地添加酵母和充入氧并不十分困难,但如何混合均匀却是非常重要的,这种混合必须将分散、扩散和混和等作用能同时进行,而又不能产生过多的泡沫,因此过去常使用文丘里管的形式,近代还有许多更好的混合方式。
4)活性酵母计数添加:在酵母添加器或管道上通过“活性酵母细胞计数器”对活性酵母细胞进行计数添加,与此同时,按比例与冷麦汁均匀混合和进行充氧,它是添加酵母最均匀、添加效果最好的一种方式。
近代发展的酵母添加方式:予充氧活性酵母计数添加:它只对酵母接种液进行充氧、混和,这种装置不仅使酵母充分接触氧,而且对酵母液进行充分的混和,使酵母添加到冷麦汁中时会非常均匀,并且不会造成进罐时产生大量的泡沫;此种予充氧系统同时组合酵母添加系统,不仅可以在系统内进行酵母液的自循环充氧,而且在添加酵母的同时,再对酵母液进行补偿充氧,充分提高氧含量,满足酵母增殖时对氧的需求量。
正确理解酵母的使用代数对科学使用酵母有十分重要的意义
酵母的使用代数是人为界定的,也就是“回收使用一次,增加计算一代”,并不完全同于“增加一代,酵母必然衰老一次“。
如果能做到科学管理酵母,合理的酵母代数划分应该是:
0 ~1代:“起始大生产期”:酵母从实验室扩培向大生产过渡的重要时间段,是适应大生产、逐步进入厌氧发酵为主的生理变化过程,常常发生代谢风味不良,凝聚性比较差和发酵速度偏慢等情况,在此时特别要注意低温发酵、以上污染杂菌和不要使用太高的辅料比例。
2 ~4代:“酵母生理健壮期”:酵母基本适应了大生产对酵母代谢的需要,发酵结果良好,代谢风味基本正常凝聚性一般能符合要求,但酵母细胞形态逐步变大,出芽率有所降低,死亡率有所上升。
5~8代:“酵母合理使用期”:只要没有被污染,经常注意进行营养性复壮,可以正常使用,大多不会出现比较大的问题。
9~12代:“酵母选择使用期”:只要酵母的状态尚属良好,是允许使用的,不过常用于浓色啤酒的发酵和大添加量的啤酒发酵。
酵母回收的原则
1、酵母回收的正确观念
酵母沉积于大罐底部后,必须及时地将其取出,如能尽快添加到麦汁中则更好。
2、沉积在锥底的酵母处于不良的环境之中
沉降在大罐锥底的酵母细胞密度很高,但酵母代谢活性很低。
沉降在大罐锥底的酵母多处于高温条件下,即使有冷却条件也是如此,远离冷却夹套的酵母泥温度要比靠近冷却夹套的酵母泥温度高4~5℃。
沉降酵母的周围环境没有营养条件,但对酵母有毒害作用的酒精和CO2浓度却偏高。
大罐的静压压力对锥底酵母细胞壁存在高压作用,这个压力包括大罐的罐顶压与液位高度的液柱静压,大都超过0.25Mpa。
3、必须及时排放冷凝固物和废酵母
在大罐满罐以后24小时即排放冷凝固物一次。
在发酵过程前的1~2天,应基本做到私吞排放一次废酵母和冷凝固物,之后可以每两天排放一次。
当酵母细胞数明显下降时(大致上在第5~6天开始)原则上就不再排放酵母与冷凝固物。
在回收酵母时应先适当排支一些酵母与冷凝固物以后再进行回收。 酵母回收的技术要求
酵母的回收通常在发酵结束,悬浮酵母细胞数大量减少时进行最好,此时可能处于发酵温度(10~12℃)下,酵母的回收时间允许在温贮(5~7℃)温度或温贮结束时进行,但是反对在冷贮条件下回收酵母。
酵母应在0.05~0.1Mpa的CO2残压下回收到酵母回收罐,一边回收一边
迅速将酵母的温度降到4℃以下。低温能将酵母的代谢活动降到最低的极限,低温保存能使酵母在再使用时的生理状态与回收时的状态相接近,高于或低于这个温度范围都是不适宜的,都有可能造成酵母的退化。
酵母贮藏的技术要求
酵母回收结束以后,应立即通过搅拌将酵母泥中的CO2驱赶出去,保持约
0.005~0.01Mpa的残压,在使用前,绝对禁止向罐内通风或充氧,但可以在使用前1~2小时进行充氧。
在低温条件下的酵母保存时间不应该超过48小时,低温处理只是降低了酵母的活性代谢速度,并不等于酵母没有生存所需要的生理活动和对营养物质的需要,随时可能存在着酵母退化、死亡的危险;如果多量的酵母已经退化,即使测定酵母的死亡率并不高,此酵母未必能获得良好的发酵结果。
酵母回收系统的装备要求
酵母回收系统是大罐发酵系统必备的酵母使用装备,一般配备3~5个酵母回收罐和平1~2个废酵母罐。
酵母回收罐必须包括搅拌系统、冷却系统、CO2和无菌空气供应系统和
CIP系统。
酵母回收罐的体积量按照大罐的发酵容积计算,或者按照2~3大罐可回收的酵母的体积量计算,酵母回收罐容积系数一般控制在0.65~0.7。 使用YS-700转换阀对酵母回收的控制。
酵母的使用过程实际是酵母的饲养过程,所以啤酒(麦汁)生产过程应从馒头酵母的角度考虑营养源的合理与完善。
四、中小型啤酒厂在酵母管理工作中应该切实注意的一些问题
1、在酵母管理工作中存在的问题
1)不能满足酵母的无菌培育和无菌使用,在大生产中对污染源控制能力薄弱,酵母经常处于被污染状态。
2)没有符合要求的酵母扩大培养手段,装备条件比较差,管理水平较低。
3)不能及时回收酵母,回收使用酵母的时间受生产按排的制约很大,已经沉降在大罐底部的酵母滞留时间很长,或保存回收酵母太长。
4)不具备正确添加酵母的条件或没有合理添加酵母,采用非定量添加酵母的方法,包括罐对罐的添加,没有控制酵母添加量的能力。
5)由于原料质量、配比的原因或淡旺季和啤酒品种的原因包括其他生产上的需要,在酵母的使用任意性很大。为了满足理化指标的需要,经常使用酶制剂、添加剂,影响了酵母的生理环境。
6)由于市场销售的原因,淡季糖化停产时间比较早,停产时间比较长,所以无法保存酵母,在来年开始生产时,仍然只能通过求购酵母泥的方式来解决问题。
7)没有选育、优化酵母的意识和条件,通常只保存一种原种,长时间使用一株原种。
8)没有重视培养专门的酵母管理人才,缺乏各种装备与仪器,对酵母的鉴定只能凭直观或主观判断,缺乏根据。
2、 如何改变这种现状?
1)首先解决一个管理观念问题,酵母管理是一项长期而细致的管理工作,短时间不能反映其成效,而且用于酵母管理的装备与仪器,甚至人才培养方面的投资,不能直接从经济效益上反映出来。
2)应该提高对酵母管理理论与实践的认识,即搞清楚为什么要这样做、怎样去做。特别是怎样去做的问题,一定要结合本厂实际情况,要考虑到每一个细节问题并落实到人,去做好这些工作。
3)要合理、完善地配备酵母管理过程中所需要的装备和仪器,培养自己的酵母管理人才,制订相应的酵母管理制度。
3、 中小型号啤酒厂在酵母管理工作中应注意以下问题:
1)应该认真对待本厂的酵母选育工作,广泛地收集酵母菌种,特别是重视发酵风味良好和不同风味特征酵母菌种的收集。对本厂现用的酵母菌种每年都应该进行分离与优化,逐步提高原菌种的各项性能。
2、应配备相关的酵母扩培、酵母回收和添加设备,对一个年产3~5万吨的啤酒厂,应建立专门的酵母扩培系统,包括无菌实验室、卡氏罐、带有CIP、SIP和自动控制的生产酵母扩培系统;一定配备酵母回收罐(体积量为4.5~6M3,2~3个)和酵母定量、比例添加装置(含充氧与麦汁混合装置);如能进行活性酵母计数添加则更好。如使用罐对罐添加酵母,在罐与罐之间应该装计量装置(包括充氧与麦汁混合装置)便于控制较为正确的添加量。 这里有两点需要说明:
1)关于罐对罐添加酵母的方式,并没有在酵母管理的概念上绝对加以否定,只要在酵母回收方式和时间、添加计量问题和污染的控制上能满足酵母良好状态的要求。最关键的是处于生产状态的发酵大罐不是酵母贮存罐,要做到及时从发酵大罐中取出来,及时加到新鲜麦汁中去。
2)酵母添加的标准:
A、有效地控制添加量,最好能达到控制添加活性酵母细胞数的水平。
B、酵母能与麦汁充分、均匀地混合。
C、能根据要求控制麦汁溶解氧含量。
酵母添加方式目前比较先进的是活性细胞计数、比例混合(麦汁、酵母和氧三者之间的比例混合)。
3、应完善必要的检测手段,培养自己的酵母管理人才,不仅能对酵母进行比较全面的性能鉴定,而且能有效地控制酵母使用的全过程。
4、必须严格控制酵母在扩大培养过程和大生产中的污染,保证酵母在使用的全过程处于无菌状态。
生产现场阶段酵母的保藏工作
1、关于汉生罐的菌种保藏工作
实验室保藏的酵母菌种启用后,必须经历汉生罐扩培阶段。汉生罐扩培既是酵母扩大培养过程中的一道工序,也是在线贮种的一种有效的方法。这种保藏方法的优点是:由于汉生罐保藏的酵母量较大,所以能在较短的时间内就可以培育出满足啤酒生产所需的酵母数量,此方法相当于实验室中液体麦芽汁菌种保藏法的扩大,其操作要求如下:
A、酵母种源的控制:在汉生罐酵母扩培结束后,将全罐的三分之二的酵母培养液作为下一步扩培的种子液使用,将余下的培养液作为汉生罐保藏菌种的种源,随后加入α-氨基氮含量大于180mg/L的麦汁(麦汁在加入前应经灭菌锅在0、10MPa压力下灭菌0、5~1小时),进行酵母培养。
B、酵母培养的工艺控制:培养温度与通风量及频率与正常扩培的工艺控制相同。培养24小时后,观测酵母的生长情况,当酵母数达到(4、5~5、5)×107个/ml,应立即进行冷却、保藏。
C、菌种保藏阶段的工艺控制:汉生罐菌种保藏的温度为1~3℃,同时汉生罐必须具备有0、01~0、03MPa的罐压,以保证酵母处于微弱的发酵状态和抑制杂菌的侵入,用这种方法保藏的酵母菌种,保存期限1~2个月是没有问题的。
D、保藏菌种的复壮、再启用:当生产需要启用汉生罐保藏的酵母菌种时,首先将种子液的上清液全部排去,同时由汉生罐底部排出部分沉淀的酵母泥,然后加入α-氨基氮含量高并经过灭菌的麦汁,最后通入无菌氧气,通氧时间控制在0、5~1小时,使沉淀在汉生罐底部的酵母泥充分悬浮在麦汁中。待培养液中的酵母数达到(5、5~6、5)×107个/ml时,即可取全部或三分之二的培养液接种至扩大罐内作为下一步酵母扩培使用。
汉生罐保藏酵母的方法虽然可以节省酵母扩培的时间,但是每次使用前均需对保藏的菌种进行微生物检查,以保证没有杂菌污染。由于菌种保存时间较长(一般在一个月以上),因此对菌种保藏现场的环境卫生要求也极为严格,防止现场环境中杂菌繁殖,避免给汉生罐保藏的酵母带来污染是该方法是否能取得成功的关键。
但是由于汉生罐自身体积及生产现场空间均较大,因此对这一点控制,对于一般的中小型啤酒企业来讲是很难做到的。由于受中小啤酒生产企业的啤酒产、销量均不大的因素制约,从保持酵母菌种纯度及防止杂菌污染的角度考虑,本人的意见是:
酵母扩培宁愿每次都从实验室开始,汉生罐也不用来留种,这对于维持企业的酵母扩培体系的整体安全性是十分有好处的。
2、关于扩大培养罐酵母的保种及连续培养工作
对于中小型啤酒生产企业来讲,啤酒生产的旺季,一年也就4 至5个月时间,其间的产、销量较大。如何在生产旺季搞好酵母扩培工作满足生产的需求,是每个酵母工作者均认真考虑的问题,通过本人在工作中的实践认为:
酵母扩大罐除作为菌种扩培的一道工序外,也可作为生产中菌种在线保存、再启用的一种方法,从而既充分提高扩培设备的利用率,又有效地解
决酵母扩培周期长,收获量小,在啤酒销售旺季难以满足酿造车间生产投料要求的矛盾局面。对于如何做好这一工作,我建议如下:
A、扩大罐留种的准备工作
扩大罐由于自身体积远远大于汉生罐,因此接种汉生罐培育的种子液后,不得不使用未经杀菌的普通大生产麦汁用来培育酵母,所以在取用麦汁时就应该加倍注意卫生问题,以免受到杂菌污染。
要求取用麦汁的各种用具在使用前必须用75%酒精擦拭灭菌;麦汁流经的管道在使用前必须用85℃以上的热水杀菌(热水保温杀菌40分钟以上)也可用蒸汽杀菌20分钟以上;当取用麦汁时必须取用冷却中间阶段的麦汁。
B、扩大罐的酵母培养
按正常的酵母扩培工艺培养酵母,当糖度下降至30~40%,培养液中的酵母数达到(5.0~6.0)×107个/ml,即可将其中三分之二的培养液压至下一步继续进行培养。余下的培养液留作种源,追加α-氨基氮含量高的麦汁,再行扩培(各项工艺参数与上次扩培工艺控制均相同),如此周而复始。 根据本人对工作实践的总结认为,扩大罐酵母连续扩培的次数,以控制小于7次为宜。此外,酵母连续扩培实际次数,主要由扩培过程中所使用的原料的实际质量情况决定的。
当原料状况好,制备的麦汁组分合理时,酵母连续扩培的次数可多些;当原料状况不理想,制备的麦汁组分较差时,酵母连续扩培的次数应当控制少些,甚至在必要时彻底放弃酵母连续扩培的方案。
3、关于啤酒生产、销售淡季,发酵罐酵母的保存及再启用工作
对于中小型企业来讲,一年的啤酒生产、销售淡季大约有3~4个月的时间,甚至更长,一般的企业,在这段时间里从减少资金占用的角度考虑,有计划的采取减少发酵罐的贮酒量及延长酿造车间生产投料周期的措施来达到这一目的。
因此,在生产淡季酵母在发酵液中的停留时间不得不有计划的延长,但是随着酵母在发酵液中被长时间的贮存,必将会影响酵母自身的生理性状,从而对发酵罐中的酒液以及酵母自身的质量起到负面作用。
酵母在发酵结束后沉积在发酵罐的底部,在大罐锥底部分由于气管有效的降温手段,必将导致酵母细胞发生溶解的情况,而酵母细胞的外层物质有很强的泡沫稳定作用,酵母细胞膜的主要成份是多糖及少量蛋白质。当酵母自溶后,就会释放出这些蛋白质和碳水化合物,进而增加了酒液的粘度,并且引起过滤出来的清酒浊度上升等问题,造成啤酒的内在质量下降,对于啤酒的非生物稳定性也具有一定的负面影响。
据资料显示,酵母在发酵罐中的贮存时间的长短对其生理性能有很大的影响。一般情况下,酵母随着贮存时间的延长,酵母死亡率相应的呈上升趋势,同时其生理活性也必然相应的下降。酵母的生理活性对啤酒发酵过程是否能够正常进行起着关键的作用,也影响着回收酵母的质量,合理控制酵母在发酵液中的停留时间,使其死亡率保持在较低的水平,从而得到具有较高生理活性的回收酵母,是每一个酵母工作者必须认真研究的问题。 对如何搞好生产淡季发酵罐的酵母贮存工作建议如下:
A、发酵罐贮种时对质种源酵母的要求
用于发酵罐贮种的种源酵母,应从现场一代或二代酵母中选取。对待选取的种源酵母外观要求:颜色洁白,要有正常的酵母香味。镜检酵母细胞
形态均匀,死亡率4%。微生物检测要求细菌≤1个/100ml。
B、选择内在质量优良(最好为进口澳麦)麦芽制备的麦汁,α-氨基氮含量要求≥180mg/L,麦汁糖度一般控制为11~12°P。
C、发酵过程中的工艺控制
冷麦汁接种酵母后的温度为9℃,发酵温度为10℃,待发酵液中酵母数达到(4、0~5、0)×107个/ml,外观发酵度已达35%左右时,应迅速降温,同时封罐升压,以0、3℃/h降温至5℃,保温24h。然后再以0、1℃/h降温至0~1℃,将酵母保温培养于发酵罐内。
酵母贮存期间,要求发酵罐罐压保持在0、08~0、1MPa,防止外界杂菌的浸入。
酵母在发酵罐培养过程中,要分四次排放沉淀物:
麦汁满罐10小时后,排放第一次沉淀物,直至见到酒液为止。 麦汁满罐24小时后,排放第二次沉淀物,直至见到酒液为止。 发酵罐罐压保压(0、08~0、1MPa)48小时后,排放第三次沉淀物,
直至见到洁白的酵母泥流出为止。
在提取发酵罐中的酵母进行再次转接前,应将沉积在发酵罐底部的酵
母泥再次排放5~10分钟,方可进行回收使用。
D、采用发酵罐贮种的方式保藏酵母,酵母回收时一般只须回收该罐酵母添加量的1、0~1、5倍酵母量即可。
E、发酵罐贮种时间的控制
由于在大罐贮种过程中,沉积在发酵罐底部的酵母泥细胞密度非常高,产生的热量非常大,同时还要承受巨大的液体静压及二氧化碳、酒精的毒害作用,所以酵母细胞自溶、死亡的情况明显加剧。
根据观测,贮种30天时死亡率为6%,35天时死亡率10%,40天时死亡率高达15~20%,因此以30天时间为宜。
F、对于作为发酵罐贮种的发酵液(尽管其理化指标检测均合格),建议应与其他正常转接酵母的酒液按比例兑滤为宜。
啤酒酵母的管理和使用
“酵母是啤酒酿造的灵魂!”啤酒生产不仅要有优质的原料、先进的生产工艺,更要有优良的酵母菌种。如何做好菌种的保存,以及酵母的正确使用、回收、排放等管理工作,对促进企业产品质量有着极其重要的作用。
一、菌种保存
1.建立菌种管理档案
建立原始酵母菌种的档案,例如菌种的编号、使用状态、转接时间、菌种来源等,定期进行原菌的活化、转接、筛选等工作,做好菌种跟踪检测。检测项目包括满罐酵母数、死亡率、发芽率、降糖速度、还原降双乙酰情况、酵母凝聚性、酵母回收质量等。
2.原始菌种的保存方法
2.1 固体斜面保存法
将保存的酵母接种到麦汁琼脂培养基斜面上,25℃保温培养2至3天,待酵母繁殖成菌落,经检查无污染后,即放入4℃的冰箱中保存。每年移接3至4次。
2.2 液体石蜡斜面保存法
酵母菌种接在培养基的斜面试管中,加入已灭菌的不含水分的液体石蜡,防止培养基水分蒸发,并隔绝与空气的接触,然后置于2℃—4℃下保存。
2.3 液体试管保存
将要保存的酵母接种到10%的灭菌蔗糖溶液中,25℃培养24小时后,置于2℃—4℃下保存。
二、酵母扩培
1.编制扩培计划
1.1 每次扩培前,编写详细的扩培计划,安排、协调好车间糖化生产,提供组分合理的扩培麦汁,有利于菌种的扩培质量。
1.2 建立扩培各阶段的质量控制点,及时依据实测数据掌握酵母转接的时机。
2.啤酒酵母的实验室扩培
斜面试管(原菌)→20毫升试管→500至1000毫升三角瓶→卡氏罐。
步骤:取适量麦汁于试管内灭菌,将斜面原菌接种到试管内,在25℃—27℃保温下,培养2至3天,每天定期摇动,使沉淀的酵母细胞重新分布到培养基中。
无菌条件下,将试管中的酵母液接种到500mL—1000mL的灭菌麦汁中,25℃培养2至3天,每天检查培养情况。
无菌条件下,将三角瓶中的酵母液接种到10L—20L的灭菌麦汁中,混合均匀于15℃—20℃保温培养3至5天,即可接入生产现场扩培。
3.啤酒酵母的扩培
三、酵母生产现场保存
1.保存要求
在酵母菌种的保存中,由于贮存时间长,酵母会因长期处于饥饿状态,造成酵母细胞营养不良。为恢复酵母细胞活力,麦汁生产使用的辅料比例不能超过30%,麦汁浓度不低于10°P,有利于提高酵母活性。
2.保存方法
2.1 种子罐酵母菌种的保存
种子罐保存菌种要注意事项:
(1)种子罐保种前,酵母扩培室内墙、地面要清洗、杀菌,设备罐体、管道要严格彻底地清洗灭菌。
(2)种子罐菌种起发后,当糖度降至7.5°P(以10°P麦汁为例),酵母数在40×106 个/mL左右时,即可降温至3℃保压在0.01Mpa—0.02Mpa下保存菌种。
2.2 锥形罐保存种酵母
2.2.1 保种酵母的温度控制
发酵罐种酵母在贮存期间,发酵罐上、中、下温度要控制在0℃—-1℃,控温要平稳,不能忽高忽低,更要谨防因供冷过低造成罐内壁结冰,这样会使锥底保存酵母细胞的生理受损、性能退化。
2.2.2 锥形罐保存种酵母的选择标准
(1) 选主酵期间发酵正常,双乙酰还原速度快的罐。
(2) 杂菌和厌氧菌指标合格的罐。
(3) 选择酵母色泽洁白、无异味、无酸味,外观黏稠 ,死亡率低的罐(酵母泥死亡率要低于6%,pH值不高于5)。
2.2.3 压榨酵母保存法
将酵母泥洗涤,压榨去水,破碎成块状,低温保存。
2.2.4 酵母泥保存法
用酵母回收罐保存酵母泥,回收的酵母泥在4℃的低温下,可保存1至3天。
四、酵母回收使用
1.回收酵母的质量要求
1.1 回收使用的酵母泥,必须色泽洁白、无异味、无酸味,外观黏稠;细胞形态大小均匀、饱满、液泡小,细胞壁薄,内容物不明显,无异形细胞等。
1.2 微生物检验不合格的罐不能作为种酵母使用,应进行废弃处理。
1.3 酵母回收要选择发酵性能良好、无异常情况的罐,酵母泥的死亡率要低于6%、pH值不能高于5,pH值若高,说明酵母有自溶现象,这样的酵母泥不应再回收使用。
1.4 酵母回收代数应控制在6代以内,以保证酵母的强壮及良好的活性,保持啤酒的风味,同时也降低酵母被杂菌污染的几率。
2.回收酵母的使用
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。在选用酵母时,要采取“掐头去尾,取中间”的方法。
实践证实,当10°P发酵液外观糖度降至4.5°P时,开始封罐保压(0.08Mpa—0.10Mpa),升压2至3天后开始回收酵母是最好的。这时沉降的酵母多是活性高、发酵旺盛的、强壮的。
这种回收的优点是: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、还原双乙酰速度快,可缩短发酵周期,加快设备周转,降低生产成本,更能保证啤酒质量风味的稳定。
2.1 回收酵母时,应对酵母压送车备压,压送车压力略低于锥形罐罐压,压送车排气阀适当放气,使酵母泥缓慢流入,以稳定酵母的有效回收量,确保满罐酵母数的准确添加。要防止回收时骤然泄压,影响细胞活性。
2.2 满罐酵母数控在1.5—2.0×107个/mL之间,酵母的接种量控制在0.8%为好,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;接种量过高,会使新生的酵母细胞减少,最终影响酵母的回收质量。
3.酵母进罐温度和满罐时间的控制
3.1 锥形罐刷洗完后,空罐的温度控制应该与主发酵温度保持一致,避免罐温对酵母起发温度产生影响。
3.2 麦汁接种温度一般应低于主发酵温度2℃—3℃,满罐温度应低于主酵温度1℃为宜,麦汁在分锅次进罐中,麦汁的冷却温度应遵循先低后高,最后达到满罐温度的原则。以10℃主发酵、四锅次进酒满罐为例,说明麦汁冷却控温为:第一锅6.5℃—7.0℃,第二锅7.0℃—7.5℃,第三锅7.5℃—8.0℃;第四锅8.0℃—9.0℃。
3.3 罐温度不能控的过高,尽量避免在起发阶段进行文章来源华夏酒报人工控温,防止因突然降温受冷而影响酵母的繁殖,导致发酵迟缓。麦汁满罐时间不能超过18小时。
4.酵母入罐后压力的控制
一般情况下,0.1Mpa压力对酵母细胞是无影响的,但对酵母的代谢产物、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,最好在糖度降到4.5°P时,开始升压。
5.回收酵母的排放处理
对于废酵母,要设立专门的岗位由专人负责排放,酵母排放人员每天将发酵罐中多余的、废弃的酵母,经专用管道输送到废酵母回收罐中,杜绝随意向下水道排放。
酵母的管理与使用
一. 酵母管理的目的和原则
啤酒工厂的酵母管理包含了酵母选育、酵母的扩大培养、酵母的回收和使用以及酵母的合理保存等方面,在整个酵母管理过程中的杂菌污染控制是极为关键的内容。
几个基本概念:
1)啤酒的风味质量更多地决定于酵母的状态而不是麦汁的组成;
2)合理的麦汁组成是保证酵母具有良好状态的重要条件;
3)新生酵母细胞和健壮酵母细胞在营养基质中的发酵状态与发酵结果是啤酒风味的主体;
4)酵母扩培、添加与回收过程管理的主要目标是保证活性细胞和新生细胞在酵母细胞总量中的数量比例优势;
5)酵母管理的全过程必须注意的是提供酵母舒适的生存环境。
酵母管理的目的是使酵母在各种条件下保持性能优良和健壮的状态,也就是具有良好的:生存活性和生理活性。
生存活性体现了酵母的生存能力和繁殖能力,其测定可用荧光法、甲基蓝染色法或者测定细胞内ATP或NADH的含量。生理活性体现了酵母的环境适应能力和代谢能力,许多不同的实验室方法都希望能测量出标准条件下的代谢活性,如酸化能力实验、细胞内的PH值,一些细胞内化合物的数量如ATP、NADH、肝糖原、海藻糖、甾醇、不饱和脂肪酸,糖分解的速率或CO2产生的速率等。
要在酵母管理过程中尽量提供:
代谢必要的能源和均衡的营养环境。
要控制多变的代谢条件,保持基本稳定的环境。
要昼避免各种外来的刺激(Stress)作用,剪切力刺激(包括机械剪切力、流体切变剪切力等);氧化刺激(包括过度的氧化、缺乏营养基质条件下的氧化);CO2毒性刺激(在活性代谢和非活性代谢的条件下的浓度控制);酒精毒性刺激(在
活性代谢和非活性代谢的情况下的浓度控制);温度刺激(包括冷、热刺激);渗透压刺激(包括麦汁浓度、无机离子含量);压力刺激(细胞表面承受的最大压力值和压力骤变状态);杂菌代谢产物的刺激(包括有机酸、毒素、胞外酶分泌和其他有毒、有害物质的积累)
应该说啤酒风味的组成成份主要来自于酵母的代谢过程,啤酒的风味质量更多地决定于酵母的状态而不是麦汁的组成。虽然麦汁 的营养组成是酵母赖以生存的环境之一,而整个发酵过程中始终保持良好的酵母性能将对啤酒质量产生重要的影响。
啤酒工厂的酵母管理应遵循的原则:
1)在酵母培育、扩大培养和回收、使用过程中必须严格防止杂菌污染;
2)尽量保持良好的酵母性能,坚持使用状态良好的酵母;
3)及时回收酵母、良好的处理酵母和短期保存酵母;
4)不断进行纯种酵母的选育工作。
二. 啤酒工厂在酵母管理的过程中应重视的问题
1.全过程中要严格保持无菌状态
在酵母的选育、扩大培养、生产使用和回收以及酵母保持等到的全过程必须严格防止杂菌污染,尽可能做到无菌培养酵母、无菌使用酵母。涉及酵母被污染的环境因素和物质因素非常多,分离酵母用的无菌水、培养酵母用的营
养基质、试管、三角瓶和卡氏罐是否严格灭菌,卡氏罐等扩大培养设备的结构是否合理,消毒灭菌是否可靠,所使用的空气、水和从大生产送来的麦汁能否确保无菌状态等。
要正确理解防止杂菌被污染的重要性应从以下方面加以改进:
1)必须理解酵母和其它杂菌(包括野生酵母)都是微生物,在合适的营养环境下都能进行繁殖和新陈代谢,如果在培养酵母一开始就污染了杂菌,等于在扩大培养酵母的同时也在扩大培养杂菌。杂菌与酵母产生营养竞争,影响酵母的生存环境导致酵母的衰退。
2)酵母管理的全过程和大生产的过程中污染源是是无处不在,努力做到杜绝一切污染源是酵母管理过程中必须满足的要求。具体做法:
A. 将过程污染控制点区分为重点监测和一般监测,分别规定相应的检测频率和消毒灭菌措施。如通风用的无菌空气是重点监测点,每次通风前都江堰市应对无菌过滤器(0.2微米的疏水性膜过滤器)进行蒸汽消毒并检测杀菌后空气中的杂菌情况;高代数酵母(6~8代)是一般检测点,可以在低代数酵母检测的基础上进行定期检测,这样对酵母使用过程中可能受污染的情况有了比较详细的检查记录。
B. 对与酵母直接接触的物料、容器、工具等都必须努力控制在无菌状态,特别是暴露在大气环境下的罐口(管口)、阀门等尽量保持处于消毒状态下,在低温条件下使用的添加剂尽量进行必要的消毒灭菌。对于这一点扩培过程的要求比大生产过程要求更严格,低代数酵母的使用要求比高代数酵母更严格。
C. 用于酵母保存和扩大培养的营养基质都应进行平行培菌试验,证实未被污染后再接种酵母,特别是分离酵母用的无菌水,保存酵母的琼脂培养基,扩培酵母用的实验室麦汁等必须进行平行培菌实验。
D. 坚持酵母使用过程中的镜检和杂菌检出试验,及时发现酵母可能发生污染。一旦在镜检中发现有活体杂菌,其污染程度已十分严重了,只有废弃或进行酸洗。
3)严格控制生产过程中的杂菌污染,因为生产过程中的姑菌污染实际上就是对酵母的污染如大生产的麦汁、发酵液、发酵容器和管道、酿造用水和空气、二氧化碳等。一旦发现已被污染,应采用相应的措施。
4)酵母使用过程中,为确保无菌条件,应进行较为彻底的消毒灭菌,具体有以下做法:
A. 无菌室及其缓冲间的天花板和四周墙壁均应使用仿磁防霉涂料涂刷,室内可采用紫外灭菌的方式。有条件的话利用小型空气净化系统使无菌室保持一定的正压状态(100~200百帕);无菌室用表面皿5分钟取样培菌,最好是无杂菌检出,最差的情况是菌落数不超过5个;无菌室内使用的器具以酒精消毒和火焰消毒为主,尽量不要用刺激性很强的其他消毒剂。
B. 实验室酵母扩培过程的所有操作尽可能性都在无菌室内进行。每次移种的同时,最好能对移种前的酵母液进行镜检和培菌试验,如发现已污染菌,可以在下级扩培容器中添加300~400PPM的乳链菌肽(Nisin)进行抑菌,或废弃这次扩培液。
C. 生产车间的扩培间同样要求涂刷仿磁防霉的涂料,地面排水要良好,扩培间应该要密闭,与外界不发生空气对流,室内可用过氧化氢喷雾消毒灭菌;扩培设备在使用前应用CIP和SIP进行较为彻底的洗涤和消毒灭
菌,CIP清洗液应使用酸性洗涤剂,SIP可使用0.3~0.4%过氧乙酸或过氧化氢溶液;杀菌后的麦汁应取样检查污染情况;在接种酵母后,扩培罐内应始终保持正压(不低于0.03Mpa),送入扩培罐的空气应保持绝对无菌状态(末级使用0.2微米的疏水性膜过滤器)在移种前,扩培罐之间的管道必须使用高温蒸汽消毒灭菌。
D. 大生产过程中添加、回收酵母使用密闭的酵母回收罐,有条件的工厂可以使用专门的酵母添加装置,做到无菌回收酵母、无菌添加酵母;在每次回收、添加酵母以前,对相关的容器、管道都应用CIP清洗并进行严格的消毒灭菌,使用蒸汽灭菌时最好使用0.3~0.5微米的蒸汽过滤器对蒸汽进行过滤。
5)近代研制的杂菌抑制剂乳链菌肽已在啤酒行业应用,虽然乳链菌肽对革兰式阴性菌和野生酵母的掏效果不明显,但在酵母扩培和使用过程中,可作为一种减少酵母污染(主要是革兰式阳性菌)的一种方法。
2.要保持良好的酵母性能,坚持使用状态良好的酵母
鉴别酵母性能的好坏:
1)有较高的存活力,其死亡率不应高于5%;
2)有稳定的、较高的繁殖率(但出芽率最高不超过60%)和较快的繁殖速度;
3)具有较高的性能稳定和较强的环境适应能力(即在静止期和活性期内有承受应急作用的能力),在一定的使用期内,能保持性能稳定而不发生变化;
4)具有优良啤酒酵母工艺特性,包括发酵风味、发酵麦芽三糖的能力和还原双乙酰的能力,合适的繁殖性等。
应该说明的是:
1)以上要求除了酵母死亡率和繁殖率等方面的要求基本一致外,并没有一个统一的标准,特别是酵母的工艺特性方面,必须根据各个啤酒厂对发酵风味、啤酒发酵度、麦汁浓度、发酵周期、酵母的凝聚性要求上不同。相对而言,凝聚性能比较好的酵母发酵麦芽三糖的能力比较差,其发酵度往往也偏低。
2)目前对死亡酵母、衰老酵母已经有了鉴别的方法,但对酵母的退化及其退化程度却难以鉴别,一般只能从发酵结果上大致进行判断,如果退化酵母数所占的比例较高,其发酵过程和发酵结果一定会出现比较明显的差异,然而此时已经很难对其进行调整,只有加强酵母的管理,防止酵母的退化。
为保证大生产过程中始终使用性能良好的酵母,在具体操作时应注意:
1)要保证活性酵母细胞和新生酵母细胞在发酵液酵母细胞总数中的数量比例优势。衰老、退化的酵母细胞比例高,相应的发酵状态、发酵结果也比较差。
活性酵母细胞的另一个含义是具有良好的酵母性能,即没有达到“海弗利克极限”的酵母细胞(注:酵母最大的芽生分裂能力称之为“海弗利克极限”),只有多量的活性细胞存在,才能产生多量的新生酵母细胞。当然控制一定的酵母增殖倍数也是很重要的,这里面牵涉一个酵母生长平衡的问题;如果酵母增殖倍数太高,会使许多酵母细胞较快达到“海弗利克极限”,对酵母生长寿命不利;如果增殖倍数太低,会导致新生酵母细胞数量太少。
比较好的增殖数应在3倍左右,不要超过3.5倍。从酵母添加量、充氧量、酵母迟滞期等方面可以达到控制酵母增殖的目的。由于不同酵母菌种对繁殖需要的溶解氧要求不一致,不同菌龄的酵母需氧量也完全不一致,所以对麦汁充氧应该安装在线溶解氧测定仪,通过不断的观察、测定,找出相关规律,就能有效地掌握充氧量和控制酵母增殖量。
3)要提供营养充分、温度适宜的营养基质,这是酵母赖以生存、繁衍和进行正常代谢的基本条件。如果能够将啤酒发酵过程理解为酵母的饲养而不是单纯的发酵需要,这样反而能获得更好的结果。但是我们的啤酒工厂大多按照啤酒制造的目的去安排麦汁(酵母营养基)的 生产,有时等于强迫酵母接受不适当的生存环境,这样必然导致酵母经常在营养条件较差、耐受不同温度和酒精浓度的条件下适应性生存,极易衰老与退化。合适的麦汁组成是保证酵母具有良好状态的重要条件之一。啤酒工厂切忌过分考虑理化指标和品种、产量的需要,而忽略了保证酵母性能良好的一些营养条件,否则也会对啤酒风味的良好和均一程度带来严重后果。在明显感到酵母营养可能不足的情况下,尽可能添加一些酵母营养盐之类的营养源。目前有两种酵母营养盐,一种是添加于麦汁煮沸过程中的,另一种则是以无菌水溶解与酵母一起添加或添加在冷麦汁中,最好使用后一种。因为酵母营养盐添加在高温的麦汁煮沸中,一些诸如维生素之类的营养物质易受到破坏。按照酵母使用的代数,其添加量可以由20PPM逐步提高到50PPM。
4)要尽可能避免造成酵母衰老、退货的客观条件和不正确的过程操作。按照酵母的生存规律,大致上以下情况会使酵母可能发生过早地衰老、退化:
A.缺乏酵母最低代谢所需要的营养物质,使酵母不得不利用酵母本身的营养贮备,如肝糖,当肝糖消耗尽后还会进一步利用酵母体内其他细胞成分和营养物质,这样就必然使酵母迅速衰老、退化,还有可能导致酵母死亡、自溶。
B.酵母长期处于高温或有毒害酵母成分(如酒精)存在的环境下,对酵母产生毒害作用。所以温度的升高会导致酵母的退化,如酵母不能立即接种,这种退化的程度是不断增加的而且酵母的退化是不可逆的,是酵母死亡的先导。让酵母长期停留在发酵大罐的锥底或没有将回收酵母的温度降到一定的低温等,都是引起酵母衰老、退化的环境条件。从这个意义上讲,酵母的及时回收、适当的回收方式和回收以后的正确处理和保存具有很重要的作用。
C.在酵母缺少营养的情况下,使酵母由静止状态(或滞生代谢状态)转向强烈代谢,如保存酵母过早、过多地接触氧,使用无菌空气对回收酵母泥进行搅拌等,都会促使酵母过早衰老、退化。
D.在酵母回收使用和保存过程中污染了杂菌。
E.酵母酵母批次过多,衰老、退化的酵母细胞比例增加,一般使用6~8代比较适宜。
F.外来应急作用使酵母受到损害,包括机械、物理和化学因素。如使用转速较高的离心泵输送酵母(机械作用)和激烈的剪切式搅拌、存在一些对酵母有毒害、刺激作用的化学物质、温度和压力的瞬间变化、不适宜的酸性或碱性环境等,都会对酵母有影响。
鉴别酵母衰老的基本方法是镜检时酵母细胞变大,细胞形态不规则,体内液泡增大,细胞壁增厚;从现象上分析,衰老、退化的酵母起发速度比较慢,发酵力和发酵度降低,发酵风味变坏等。据介绍可以用测定酵母泥PH值的方法来鉴别,如果酵母泥PH值明显高于啤酒,则有产生自溶的可能,也可以将酵母泥的PH值减去啤酒的PH值,当两者之差大于0.5时,可以认为酵母已经发生自溶。
3.生产过程中及时回收酵母,同时要掌握合适的酵母回收方法和保存条件
1)对下面发酵的酵母菌种,发酵结束以后的凝聚、沉降过程是必然的,但是酵母一旦凝聚沉降,就基本丧失了再发酵和还原双乙酰的能力,即使使之再悬浮,其降糖和还原双乙酰的能力也非常有限。
2)沉降要大罐锥底的酵母酵母处于基本“静止状态”代谢活性很低,但是酵母沉降层的温度很不均匀,远离冷却夹套的酵母泥温度要比靠近冷却夹套的酵母泥温度高4~5℃,而且这部分沉积酵母所处的环境十分恶劣,包括酵母细胞密度过高(产热不易发散)、基本没有营养条件、周围的酒精和二氧化碳浓度偏高,加上大罐液位和罐顶二氧化碳对酵母细胞壁的高压作用,沉积在锥底的酵母处于十分不良的环境中。因此酵母沉积在大罐底部以后,必须及时地将其取出,并及时处理和良好地保存,如能尽快添加到麦汁中则更好。
3)发酵液中存在着活酵母和衰老酵母、死酵母、冷凝固物,后三种先从发酵液中沉降出来,发酵基本结束以后,悬浮在发酵液中的活性酵母才逐步沉降。因此最先沉降的酵母主要是衰老酵母和死酵母,不能用作为添加酵母再次使用,最后沉降的那部分酵母也不是比较好的酵母,但在回收过程中,由于受流体的流动规律,往往这部分酵母最先回收,这样酵母泥沉积在锥底的时间越长,酵母泥沉积层越紧密,最先回收的那部分酵母活性越差,只有在发酵基本结束以后沉降的那部分酵母最适宜用于下次添加。所以回收酵母应该注意将先沉下来的和最后沉下来的那部分酵母、冷凝固物排掉,尽量回收中间沉降的那一部分的酵母。
4)酵母凝聚沉降以后,如果不及时回收沉降在罐底的酵母就会压实、增厚,一方面会造成酵母泥的高温,加速酵母的衰老,另一方面因为酵母凝聚团无法打开,会使酵母回收以后添加不均匀特别是罐对罐添加更是如此。 综上所述回收酵母应注意以下问题:
1)只要酵母已经在大罐中沉降下来,就应该尽快地将其回收、保存或使用。在具体操作时,可根据降糖情况和酵母细胞数下降结合起来考虑,这个时间基本在主发酵基本结束,准备向温贮温度(6~7℃)降温的开始或之前,此时外观糖度一般都在2.5P以下,酵母细胞数都低于1000万个/ml。要注意大罐酵母的回收时间一定不能是发酵过程全部结束(含双乙酰还原过程)、发酵液已经冷却的时候,如果确实在生产上衔接有困难,最迟不应超过降到温贮温度(6~7℃)后24小时。酵母的回收温度可以是发酵温度(10~12℃),也可是温贮温度(6~7℃),以处于发酵温度下回收的酵母较好。
2) 必须回收状态最好的酵母,具体做法:
在大罐满罐以后24小时即排放冷凝固物一次,在发酵前1~2天,每天排放一次废酵母和冷凝固物,之后可以每两天排放一次,当酵母细胞数明显下降时(大致上在第5~6天开始)原则上不再排放酵母与冷凝固物。
回收酵母时应先适当排去一些酵母与冷凝固物后再进行回收,当酵母泥明显变稀时停止回收。在这之后再沉降焉的酵母不再回收,弃去不用。
3)对回收酵母的管理,其指导原则是低温保存、短期保存、单一品系保存,其具体是:
A.酵母回收以后应尽快冷却到4℃左右保存;
B.经净化的回收酵母保存时间不要超过24小时;
C.不同酵母菌种、不同酵母温度、不同麦汁浓度的回收酵母应分别保存。
4)应设置若干个酵母回收添加罐,酵母回收罐的大小根据可回收酵母的数量确定,一般以添加酵母体积量的4~5倍计算,回收罐的数量根据发酵罐的数量确定,常配置3~4个,也有配置5~6个的。
5)对回收酵母应按下面要求处理:
A.要把酵母迅速、均匀地冷却到较低的温度(约2~4℃),此时酵母的代谢活动能降低到最低的极限,只有这样才能使酵母在再使用时的生理状态与回收时的状态相接近,高于或低于这个温度范围都是不适宜的。冷却到低温的时间越长,酵母在冷却过程中退化的可能性越大;这种冷却可以在搅拌情况下通过冷却夹套来完成,也可以用热交换器或加入无菌、脱氧的冰水完成。
B.要注意控制已冷却的酵母贮存时间,因为“酵母泥的适当冷却、混合并保持在一定的低温条件下,并不意味着酵母能在滞生状态的环境中舒适地生活”。酵母的退化先于死亡,测定酵母的死亡率反映不出酵母的活性,如果多量的酵母退化,即使测定的酵母死亡率并不高,此酵母未必获得良好的发酵结果。一般要求保存酵母的时间最好不要超过24小时,最长不应该超过48小时。
C.回收酵母要尽量避免接触氧,因为氧的存在会使酵母的代谢活性增强,必然导致酵母消耗自身的营养贮备,这样就会产生两方面的问题,一是营养贮备的消耗使酵母在发酵开始需要使用这些能源的时候不能得到满足,二是这种消耗营养贮备而进行的代谢活动必定产生多量的代谢热和代谢产物,对酵母有毒害作用,使酵母的退化、死亡和自溶会更严重。所以酵母回收罐在回收酵母以前应该先用二氧化碳备压,在回收酵母时还可以送入一些二氧化碳,在回收的酵母泥表面形成一层二氧化碳保护层;除非回收酵母被很快地使用,包括在添加酵母时适当加入一些新鲜麦汁而充氧混合酵母,否则在任何时间都不应接触氧。这就是说酵母在使用前的短暂时间是允许接触氧的,这个时间大约在酵母添加新鲜麦汁中去的一小时以内。
6)回收酵母的净化可能存在的几种情况:
A.酵母的洗涤:对回收酵母洗涤问题有几种说法,一是在大罐锥底或主酵槽底沉积的酵母泥中会有多量的杂质,如酒花树脂、冷凝固物等酵母细胞表面也会吸附一些细小的颗粒物质与色素物质,不利于酵母再使用,回收酵母在使用前可用纯净的脱氧的无菌冰水或弱酸进行洗涤,必要时可用较细的筛网筛除这些杂质。另一各说法是如果使用大罐发酵,罐内液体的强烈对流和酵母自身的强烈发酵,混杂在酵母泥中的杂质完全可能自行分离、沉降(或结合衰老酵母一起沉降),酵母的洗涤一方面会引起酵母的污染和损失另一方面洗涤可能使酵母泥吸收一些氧,不利于酵母的保存,所以回收酵母只要尽快地降到低温,均匀地搅拌和用二氧化碳隔氧进行保存就可以了。
B.回收酵母的酸洗:对已经被杂菌污染的酵母,使用一定数量的酸性缓冲液对酵母进行洗涤,酸洗PH值一般控制在2.2~2.4,以抑制污染的杂菌。
对污染杂菌后的酵母酸洗问题,同样有两种观点,对某些啤酒厂而言,酸洗已经成为一种固定的工艺模式,认为酸洗是确保酵母无菌状态的有效手段;也有的观点认为酸洗酵母是一个有害过程,因为酸洗时,酵母外部的PH和酵母内部PH相差较多,这样必然使酵母消耗体内的营养物质以维持细胞内的PH及其在较低PH的酸性环境下生存。所以酸洗是引起酵母退化另一个原因,而且酸洗过程往往带入多量的溶解氧,这对酵母也十分不利的。持这种观点的人认为,如果有足够的酵母可供使用,与其进行酸洗还不如将染菌的酵母弃去不用,如果确因某些原因必须酸洗的,则应严格控制酸洗时间(越短越好)和PH,并密切注意酵母在酸洗过程中的温度、PH和溶解氧的摄入。也有建议对染菌的酵母添加乳链菌肽抑制杂菌的做法,不过乳链菌肽只对革兰式阳性菌有效而对一些革兰式阴性菌(醋酸杆菌)和野生酵母的污染无效。 C。关于酸调理:酵母净化处理的另一个内容是所谓的“酸调理”也称“散凝作用”其主要作用是对凝聚成团的酵母进行散凝,可以同时达到洗涤的效果。据资料记载,进行酸调理的酵母会很快散凝,经散凝的酵母发酵速度和还原双乙酰的能力都有提高,而且这种调理不会对回收酵母造成性能上的伤害。所以如果酵母回收以后能尽快接种到新鲜麦汁中去,这种酸调理还是比较合适的方法。酸调理的酵母泥PH控制在3.0~3.3,常在PH3.0,时间也应该严格控制,经酸调理的酵母要忙接种到新鲜麦汁中去使用。 以上叙述归纳起来有以下几句话:
------优良的纯种酵母一定体现着酵母的活性程度和酵母的纯净化(无菌)程度。
------酵母的使用过程实际是酵母饲养过程,所以啤酒(麦汁)生产过程应从饲养酵母的角度考虑营养源的合理与完善。
------只要酵母在完成发酵过程以后沉下来就应该立即将其从发酵液中取出来。
------酵母应该尽快地从保持状态取出、接种。
三、酵母的选育与优化
1、酵母的选育与优化是啤酒厂酵母管理的先导和基础,只有通过不断的选育与优化,才能保证酵母的纯净化,才能保证所使用的酵母始终处于良好的状态和获得良好的酿造结果。
酵母的选育可以包括以下几方面的内容,一是菌种的选择,二是菌种的纯净化,三是菌种的培育。
1)酵母菌种的选择必须遵循几个原则,一是适应本厂实际生产条件的需要(发酵方式、装备条件等)二是适应地区消费习惯的需要(风味特征、酒精含量高低等)三是适应品种生产和新产品开发的需要(单一品种、多品种,不同色泽、不同浓度等)。在菌种的选择上,可选择一个主体菌种,保留几个性能相近的菌种,同时也可保留一些性能对比有特性差异的优良菌种,便于各种目的的选择。
菌种的来源可来自有关科研院所,也可通过自身的筛选、杂交、诱变待方式获得优良菌种。
菌种的选择以实验室的选种(150~1000ml)为主,主要进行菌种的初选可以从30~50株菌种(最好不要少于10株)出发,经逐步扩大培养和性能对比最终确定3~5株菌种或更多一些;以中式规模为辅(50~500L),主要进行性能选择,确定2~4株菌种,最后由大生产规模的对比、验证确定终选项菌种。
2)酵母菌种的纯净是进行酵母菌种选育时分离、活化和无菌处理的过程。酵母分离、活化应注意的几个问题;
A、对保存菌种的取种或移种应尽量注意选择营养状态较好的酵母簇,如试管斜面菌种的移种应取贴近营养基部分的酵母,同时必须考虑保存时间不是太长的菌种。
B、酵母应先活化、后分离,必要时可反复活化几次,通过镜检证实酵母细胞的大小、形态已经符合酵母分离的要求方可进行分离;菌种分离以单细胞分离方式比较好。
C、要非常重视酵母活化时的营养条件,在配置营养基时。可以按照不同的营养配伍和灭菌方式进行平行试验,确定最佳培养基的组成。
3)酵母的选育过程实际是在营养条件良好的情况下饲养的过程,在从试管斜面开始一直到大生产的重复使用应始终保持酵母牌一定的营养环境下。对于这一点有两种不同的观点:
一种认为,酵母的扩大培养过程尽可能接近大生产的营养条件,避免因酵母营养环境的变化而变异,特别是前期扩大培养过程所提供的营养条件一定要有所控制。
另一种认为,为了保证扩大培养酵母的健壮程度,应注意从扩培起始菌种到生产用酵母的这个过程中注意保持良好的营养条件,诸如使用全麦芽麦汁、添加酵母营养盐和必要的微量元素等。
对于这两种观点,笔者倾向后一种,因为在整个使用酵母的过程中,保证酵母生存的营养条件应该是最重要的,大生产的麦汁营养组成如果比较差,就应设法予以加强;也就是说尽量不要让酵母通过调节自身的功能去适应环境,而是要让环境条件去满足酵母生理活动的需要。当然如果在扩大培养过程中所提供的营养组成成分过于丰富,与大生产麦汁的营养条件差距太大也是不适宜的。所以活化酵母和实验室扩掊酵母的麦汁尽可能考虑使用组成良好、碳氮比例适宜的全麦芽麦汁,必要时可以补充酵母需要的营养成分和生长因子,麦汁浓度、添加酒花的比例应接近大生产麦汁,宜高不宜低。对于使用高浓度发酵的啤酒,扩培酵母使用的麦汁浓度与大生产的麦汁浓度不能相差太大;随着酵母的使用代数的增加,还要按比例递增添加一些酵母需要的营养源。
培育状态良好酵母的另一个重要内容是移种的时间和移种的对象,移种的时间以酵母处于对数生长期为最好,因为此时酵母的新生细胞数量比例较高,有利于得到良好整体酵母性能和再繁殖能力。
移种的对象,特别是原种的选择需要认真地进行对比,用排除法逐步进行筛选。对于非原种性选择,应在大生产时进行观察,发现发酵情况良好,发酵液品尝风味优良,还原双乙酰性能都比较好的发酵批次就应及时斜面留种。在有一定数量积累后,同样用排除法进行对比选择和培育。
2、酵母的优化又称育种,在啤酒生产中进行酵母的优化首先必须重视对酵母性能的评估
原则上来说,优良的酵母应该具有以下基本特点:
A、具有良好的代谢性能;
B、代谢产物能赋予啤酒良好的风味;
C、完成发酵以后,能较好地从发酵基质中进行分离和再使用。
优良酵母菌株评估内容有:细胞形态、生理状态、发酵性能、凝聚性能、
代谢环境的适应性能和代谢产物的组成、双乙酰的产生和还原能力以及在压力条件下或其它恶劣的环境条件下的稳定性能等。
在啤酒厂中的酵母优化工作通常有以下一些途径:
一是在大生产过程中通过不断的留种,使用小型发酵试验进行性能对比确定自然优化的程度,这种工作的重点是留种对象的发现与选择,如对凝聚性能的优化,发现现有的酵母凝聚性能太好,可以取用发酵结束、大部分酵母已经沉降以后仍然悬浮在发酵液中的酵母留种对比凝聚性能。反之可以取用最早沉降的酵母留种。
二是改变酵母的营养与环境进行优化,包括改变麦汁组成、发酵温度、通风程度、液位高低和静压压力等,有时候添加一些诱导酵母性能变异的物质进行,这种方式比较常用。
三是通过杂交和诱变进行优化,实际上这类优化工作已经进入实用阶段,只要具备进行酵母杂交和诱变的工作条件和人工条件就能进行。所谓杂交就是利用不同遗传特性和相反交配型的细胞产生新的双倍体这一特点进行的,杂交工作的好坏应从杂交菌种遗传特性的稳定性加以鉴别,而且多从获得某一个或几个特性的变异稳定性确定杂交工作是否成功,绝不可能是酵母全部性能的改变,所以从遗传基因的角度去理解,杂交优化是有局限性的。诱导工作则是多方面的,一般只从改变某一性能要求进行,诱变的方法也比较多,可以是化学诱变剂,也可以是物理方法(如紫外线等射线)。
要说明的是进行酵母的优化,一定要用原菌种进行平行性能对比,检查优化后酵母菌种的变化与差别,如果基本性能或主要性能与原菌种接近或略优,而希望通过优化获得的
某些性能明显提高,那么优化工作只能说基本成功,而后通过大生产的考验这些优化性能无明显改变,即保持一定的稳定性,说明这项工作是成功的。
3、关于酵母的扩大培养
1)在整个扩大培养过程中,我们希望获得多量的增殖酵母细胞而不是代谢产物,所以必须尽量让酵母处于有氧代谢过程中,因此不断补充营养源与氧是酵母扩大培养过程中必须注意的工作。
A、优良的培养基:麦汁是啤酒厂最方便的酵母培养基,但绝对不是“凡可以用来酿造啤酒的麦汁均是优良的培养基”,许多工厂常常从大生产的啤酒麦汁中分割作为任何一级扩培培养基,由于麦汁组成太差造成扩大培养失败。无论哪级扩培,培养基均需有特殊要求的麦芽汁。
实验室(从试管至大锥形瓶)培养用麦汁,一般应由实验室自己制备,可按如下方式制备:使用粒大皮薄的一级麦芽(如300克),经过粗粉碎(通过20目筛),加40℃热水9200ml于35℃保温30min,利用水浴升温至45℃保温60min,再升至63℃保温30min,再升温68~70℃保温至糖化完全。全过程均在水浴中,并在不停地搅拌(100r/min)下进行,糖化结束后,即进行布袋过滤。澄清麦汁用H3PO4调整PH为5.2,置于电炉加热煮沸。在煮沸时,
边搅拌边加入1~2个预先打成泡沫的鸡蛋清,煮沸45min,而后调整浓度为8~10P,PH5.2。用滤纸过滤,分装在培养皿中,于蒸汽灭菌釜中,在0.08Mpa下灭菌30min备用。
从卡氏罐至各级扩大培养,由于培养基用量太大,一般由生产车间制备,但此麦汁也应是专供培养酵母用的,剩余麦汁可供啤酒生产用。要求配料为:一级麦芽为75~85%,辅料用量为15~25%(不宜太大),酒花为0.01~
0.013%。α-氨基酸为200~240mg/L,总氮为800~1000mg/L,麦芽糖为9%,麦汁要澄清透明。
现在由于许多啤酒厂生产的麦汁,α-氨基酸偏低,核苷酸、泛酸、肌醇不足,导致扩大培养中酵母营养不良,影响增殖。在扩大培养中,酵母从培养基中吸收氨基酸,合成新细胞的蛋白质、RNA等,从下面计算可知酵母增殖所需的α-氨基酸含量。
设接种细胞浓度为1×107个/ml,培养后增殖至8×107个/ml,每1亿个酵母细胞(含水75%)重7.14mg,酵母细胞中含氮为8.54%(绝干计) 解:每升培养液增殖细胞数
(8×107—1×107)×1000=7000×107
7000×107×7.14/108=4998mg
每升新增细胞的干物质量
4998(1--75%)=1249.5mg
每升新增细胞的含氮量
1249.5×8.54%=106.7mg
酵母培养时对麦汁中α-氨基氮同化率为50%左右.为了增殖麦汁中必须具有α-氨基氮水平为
106.7/50%=213.4mg/L
若扩培麦汁营养太差,要求添加商品酵母食物。
B、温度:卡尔酵母最适生长温度是31.6~34℃,实际生产扩大培养过程中,还需考虑到减少酵母的死亡率、减少染菌的可能及让酵母逐步适应发酵温度。因此酵母扩大培养采用逐级递降温度培养法。如
液体试管→小锥形瓶→大锥形瓶→卡氏罐→汉生罐→一级繁殖罐→二级繁殖罐→发酵
28℃ 26℃ 23℃ 20℃ 13~15℃ 12~13℃ 11 ~12℃ 34℃
应指出酵母工艺发酵温度和培养温度是随酵母菌种的不同而异,上述培养温度适合于国内菌株(如青岛酵母)。目前引进的国外菌株并不适应低温发酵,因为培养温度太低,也会影响菌种的繁殖,应参照菌种的最佳发酵温度。
C、通风:虽然啤酒酵母可以在好气或厌气条件下繁殖,但效果不同,如下式反应:
有氧呼吸:C6H12O6+38Pi+6O2→6CO2+6H2O+38ATP+ΔQ
无氧呼吸:C6H12O6+2ADP+2Pi→2C2H5OH+2ATP+ΔQ
式中 ADP——二磷酸腺肝
ATP——三磷酸腺肝
Pi ——无机磷酸
ΔQ ——废热
从反应式可知酵母在有氧呼吸1mol麦芽糖时可以获得较多合成细胞用的能量(38ATP),而无氧发酵,不但得不到0.5g酵母干物质,而且会积累较多抑制繁殖的酒精。在有氧呼吸中每克糖的消耗可以得到0.5g酵母干物质,而无氧发酵只得0.0278g。酵母有氧呼吸按TCA循环代谢,同时可以和乙醛酸代谢相联,合成新的氨基酸,同时比较容易RNA等,供酵母细胞生长需要;若无氧发酵,当培养基缺乏某一氧基酸(虽然其他氨基酸还很多)由于氨基酸转换困难,细胞合成却受到阻碍。因此在培养细胞为目的的扩培过程中,
应把氧作为主要营养物质。近代研究证明酵母细胞合成初期需有酵母甾醇,而酵母甾醇的合成,必须在有氧条件下进行,而且氧是限制性营养物质,即扩培过程必需有适当通风培养。通风不足是影响酵母增殖促进细胞衰退的主要因素。但是我们培养啤酒酵母的目的是为了酵母进行后面的厌氧发酵,如果一味追求细胞数,过度通氧(特别是最后1~2级),也会造成酵母细胞呼吸酶活性太强,而酵母酶活性不足,影响以后的发酵。
实际生产中溶解氧控制是:
实验室培养阶段:
容器装量不超过1/2,留有空隙,有氧气;
用棉塞,提供氧进入途径;
灭菌后,培养基放置2~3天再接种,使培养基吸氧,最好每天振荡1~2次; 在接种后的培养过程中,要定期摇动它,边排出CO2,边使氧溶解。一般4~
8h振荡一次。
汉生罐、繁殖罐:优良培养罐应装有溶氧指示或控制通风。培养中应装有空气分布器(鼓泡管或鼓泡球),使通入的空气颁布成细小气泡,提高氧的传递速度。溶氧控制水平从6.0~3.0mg/L逐级降低,即汉生罐控制水平6mg/L一级繁殖罐4~5mg/L二级罐3~4mg/L。
如没有溶氧指示,一般以通风次数、通风时间来控制。
汉生罐:培养4h后,每隔1~2h通风10min;培养24h后,每隔3~4h通风5min。繁殖罐:培养6h后,每隔6h通风10~15min;培养20h后,每隔6h通风10min。
在汉生罐以后 ,罐顶应具有超压阀,杜绝外界有菌气体进入培养罐。但应控制超压不宜过大,必要时可适当排气。由于间断式通风,不通风时,超压时会有CO2形成,CO2在麦汁中溶解度是与压力成正比,超压愈大,培养液中
CO2溶解度愈大,会影响酵母增殖,同时会促进凝聚性酵母细胞沉淀。沉淀
的酵母细胞接触养分困难,易衰老和死亡。按规定时间通风也是为了不使酵母过早地沉淀。一般罐顶超压在培养前期仅需0.02Mpa。以后略微增加,但不超过0.05Mpa。
2)、在扩大培养工作结束以后,对于留存于种子罐中的留种酵母,应迅速将其温度降至4℃以下保存,并且不宜充氧;也可以先补充含有溶解氧的新鲜麦汁使其再繁殖,再冷却到4℃以下保存。
A、每次更新麦汁前,汉生罐应预先通过手动搅拌或压缩空气搅拌,使已沉淀的酵母被均匀搅拌成乳浊液。搅拌和通风必须足够打碎结实的凝聚状酵母,然后按罐实际容积放走85~90%酵母悬浊液,留下10~15%,再补充新的麦汁。如果留种量偏大,虽然起始发酵时间可缩短,但补充新麦汁后,新生酵母细胞会偏少,酵母容易衰老。
B、更换麦汁 汉生罐是否需要扩大,每月要更换一次新的麦汁。更换的麦汁必须是优良的麦汁,通过杀菌罐在压力0.08~0.1Mpa下杀菌1h,并迅速在杀菌罐用夹套冷却至60℃以后,麦汁中必须通入无菌空气搅拌,冷却至汉生罐培养温度高3~5℃,使发生凝固的蛋白质沉降,如杀菌罐底部只有一个出口,应先从罐底排出5~10%带有大量蛋白质沉淀的混浊麦汁;如有高低两个出口,则可从高出口段把麦汗压到汉生罐中。(连接管道预先杀菌消毒)。
C、留种汉生罐培养 作为汉生罐留种培养,应注意培养时间,切勿使培养过头,否则在低温饲养酵母时,由于营养缺乏会加快酵母的衰老。
培养方法如下:更换新麦汁,使罐内保持在12~13℃,通风20min后保温培养,一般在6小时左右可以起发酵,在起发酵后,注意冷却控温,每隔1~2h通风20min,继续培养18~24h(在12~13℃),在18h后注意取样冷却检查:A、发酵控制在30~35%。B、酵母细胞浓度在6×107个/ml。如以上两指标接近时,应开大冷却水,在4h内降至2~3℃,转入酵母饲养阶段。饲养阶段温度应尽可能匀衡维持在2±1℃。汉生罐存在酵母时,不论哪一阶段,罐压均保持在+0.03Mpa,以防止空气渗漏入罐内。
汉生罐饲养酵母要转入投产扩大时,最好按上述培养步骤培养一次再移种,因为饲养虽然在低温中,酵母新陈代谢大大减慢,此时酵母也会逐步衰老,如不重新培养,拿来就扩大,后一代衰老细胞会较多,繁殖时间也会延长。 如果培养麦汁营养太差,缺乏α-氨基酸和生长素,可以在麦汁中添加1%麦根(粉碎后用35℃热水萃取3h,过滤备用)浸出液,增加营养。如果长期用全麦芽麦汁培养酵母,酵母营养过好,酵母易长得过分肥大而影响发酵力,也可以在麦汁中加30%葡萄糖,加水调节成11P杀菌后培养酵母。
3)在逐级扩大培养过程中,正确选择扩大比,会影响到起始细胞浓度、扩大培养时间、
4)酵母菌龄一致性以及在扩大培养过程中抵抗杂菌污染的能力。扩大比遵循的原则如下:在汉生罐以前各级,由于采用较高的培养温度(25~27℃),酵母倍增时间短,无菌操作条件好,可采用1:10~20;反之,汉生罐以后各级采用低温培养(不大于13℃)酵母倍增时间长,杂菌污染机会多,扩大比宜小,一般为1:4~5。扩大培养要注意扩大倍数和扩培温度,要求扩大倍数由高到低,如前级扩大培养(从液体试管到种子罐可以控制在10~20倍,末级扩大培养(从种子罐到添加罐)可以控制在5~10倍,进入大生产以后,应控制在3~3.5倍,扩培温度可从20~25℃,逐步降低到工艺控制的发酵温度;从扩培的安全性而言,缩小扩大倍数、多次追加麦汁的做法较为合适。
如大罐发酵,每罐麦汁量为100M3,若希望发酵接种后细胞浓度为1.5~2×107个/ml,则汉生罐以后各级扩大比若定为1:5,可按如下安排,设每一级细胞培养后浓度为7.5×107个/ml。则最末一级(n)罐有效容积为大罐容积。 Vn=18.75×107/7.5×107×100=25m3
N-1: 25/5=5m3
N-2: 5/5=1m3
N-3: 1/5=0.2m3
现在很多厂,酵母扩大培养增殖级数太少,常常用培养过程中追加麦汁(分次追加法)来补救,如上例5m3一级,直接从1m3至25m3级。可用先加5m3麦汁培养24h,再补6m3麦汁培养8~12h,再补13m3麦汁培养6~8h,但这种方法只是不得以而为之。因为最末一级酵母将长期培养于低缬氨酸麦汁中,形成双乙酰前驱物α-乙酰乳酸多,同时由此培养出的酵母,菌龄差异大,大小不整齐,均会影响到第一次发酵。
4)由于是扩大培养酵母而不是啤酒发酵,所以酵母增殖过程所需要的营养源非常重要,必须予以尽量满足,包括碳源、氮源(主要是小分子氮)生长素(维生素、嘌呤、嘧啶)、矿物质、微量元素等。
5)要注意扩大培养过程中的移种时间,在对数生长期移殖酵母应是最合适的,具体时间可以根据出芽率而定,在出芽率比较高或略有回落的时间移种
最为合适。
6)移种时间的计算
酵母在一次培养基中培养,将经历迟滞期、对数生长期、饱和期、对数死亡期等阶段,大家都清楚在对数生长期移种,可获得出芽最多、死亡率最低、最强壮的酵母,而且迟滞期最短,增殖最旺盛。困难是如何判断接种后对数期。
A、培养时间估算法 : 在优良麦汁培养基中,正确的扩大培养,酵母饱和期细胞数可达9~12×107个/ml,移种在对数后期浓度一般为7.5×107个/ml 培养温度(℃) 36 33 28 18 12 10 8 6 培养时间(h) 3.8 1.8 2.4 3.7 6.0 9.0 24 40 若采用10℃培养,查时代时间表为9h,接种后细胞浓度为15×107个/ml,规定移种细胞浓度为7.5×107个/ml。求培养时间即移种时间
酵母在对数增殖期遵循如下增殖公式:
2n.a0=A
式中:n------为增殖次数
a0------为起始增殖细胞浓度,它不等于起始细胞浓度,一般接种后
仅有50%以下细胞能出芽增殖,余下细胞虽可能是活细胞,但不出芽。设a0=1.5×107×50%
A-----移种时细胞浓度
培养时间: t=t0+ntm
式中: t0------迟缓期时间,和培养温度有关,在10℃培养一般为6~13h,
取8h
N------增殖次数
Tm-----酵母在培养温度下倍增时间
则t=8+3.3222×9.0=37.9h(2n=A/a0=7.5×107/1.5×107×50%=10
n=3.3222)
若采用12℃培养,t0=6h tm=6h
T=6+3.3222×6=25.9h
由上计算,如在10℃培养需38h,12℃培养26h移种。
B、降糖判别法: 啤酒酵母在11~12P麦汁中通风培养,当酵母使还原糖降到1/3~2/5时,酵母增殖曲线一般在对数的中期,或中偏后,此时外观泡沫最高并开始下降。结合镜检汉生罐芽生率45~50%、细胞数经通风搅拌后约5~7.5×107个/ml,死亡率在0~1%。增殖罐芽生率在35~45%,细胞数在5~6.5×107个/ml,死亡率在0.5~1%。对于凝聚性好的酵母必须经通风搅拌后取样测定。
移种太早,虽然芽生率高,但细胞太嫩,不但会延迟下一级扩大培养时间,而且会增加下一级酵母死亡率;移种太迟,虽然细胞数多,但芽生率低,下一级培养后细胞大小差异大。
四、酵母的扩大培养系统与管理
1、酵母扩大培养系统的菌种处理
选育、分离优良菌种是能否获得良好的大生产菌种的保证。试管斜面保存的菌种可分为“原种”和“出发菌种”两种形式,出发菌种“源自于”原种,但应优于原种。每年应对出发菌种进行分离、筛选和对比试验。通过分离、选育,选出当年使用的出发菌种。每年可以对原种进行分离筛选和对比试验,与保存的原
种和出发菌种进行对比后,选用新的出发菌种,保存经筛选的原种。分离筛选过程进行的对比项目有:
细胞形态与整齐度、失重、凝聚性能、死灭温度、最终发酵度、双乙酰含量、风味鉴定。
每一株分离菌种的平行对比样不得少于5个。
分离菌种的试验规模不得少于250ml(500ml三角瓶)
1)为了更好地活化酵母和分离退化、死亡酵母细胞、实验室起始酵母的处理最好使用以下方式进行:
试管斜面→液体试管→试管斜面→液体试管→小三角瓶---------
试管斜面→液体试管→液体试管→小三角瓶--------
2)为了保证获得无菌、健壮的出发菌种,从小三角瓶开始,就应该考虑在营养液中适当添加酵母营养盐、乳链菌肽(Nisin)和锌离子。
3)在扩大培养过程中,如果麦汁基础培养基均来自于大生产,则应该专门安排拉培酵母麦汁的生产,包括应该降低辅料比甚至不使用辅料,适当添加酵母营养盐和锌离子。
2、酵母扩大培养使用麦汁的方式
方式之一:使用冷麦汁,在麦汁杀菌罐中用蒸汽夹套高温灭菌(121℃),再使用冷媒冷却到规定的扩培温度。
方式之二:使用高温麦汁,可以采用以下两种方式进行冷却:
1)经薄板冷却器冷却后进入培养罐。
2)在扩大培养罐中冷却(前提是罐中没有种子酵母)。
方式之三:使用冷麦汁,经瞬时灭菌的方法,在密闭的薄板冷却器内短时间高温灭菌与冷却到规定的扩培温度。
3、酵母扩大培养的麦汁使用
方式之二的优缺点:
1)可防止生成多量冷凝固物,避免糖类与氨基酸经美拉德反应形成多量类黑精。
2)可避免高温造成营养物质的损失,如糖类、氨基酸、维生素等,有利于酵母的扩大培养。
3)如果使用扩培罐冷却仍然需要较长的冷却时间,对薄板冷却器、扩培罐和管道有较高的无菌要求,否则易污染杂菌。
方式之三的优缺点:
1)对营养物质的保留、灭菌效果比较好。
2)需要较大的投资购置瞬间灭菌装备。
目前国内比较常用的是第二种方式,也有使用第三种方式的,但使用第一种方式的越来越少。
4、酵母扩大培养过程对氧的需求与充氧
酵母的代谢途径有两种:需氧代谢和厌氧代谢。
两种代谢途径分别取决于两个效应“巴斯德效应”(Pasteur effect)、“克拉勃垂效应”(Crabtree effect)
巴斯德效应的定义;有效地吸收氧进行需氧代谢,因为氧的存在而抑制了发酵(厌氧代谢),并能够产生更多的能量。
克拉勃垂效应的定义:因为一些高浓度的糖类存在会抑制酵母对氧的吸收,只要有多量的单糖或双糖存在,即使有一定含量的氧,酵母也会进行厌氧代
谢。
酵母的生长繁殖消耗糖类后产生能量密切相关。在严格的有氧条件下,可以获得54g绝干酵母/100g葡萄糖;在严格的厌氧条件下,只能获得7.5g绝干酵母/100g葡萄糖。在12P的麦汁环境下,只能获得9~10g绝干酵母/100g糖。
因为12P的麦汁含有远远超过0.1g/l的极限糖类的浓度,因为产生了“克拉勃垂效应”,使酵母进入厌氧代谢状态,(1g绝干酵母近似等于40×106个酵母细胞/ml)。(1P浓度的麦汁含有10g/l糖类)
酵母扩培必须进行需氧代谢获得大量的能量和利用营养物质合成菌体。因此必须防止因为“克拉勃垂效应”的过早影响而进入厌氧代谢。但是啤酒厂的大生产的麦汁恰恰含有多量的葡萄糖、果糖和麦芽糖,在啤酒厂的 麦汁环境下“巴斯德效应”会被“克拉勃垂效应”抑制。在麦汁的环境下,酵母吸收氧的程度十分有限,酵母的增殖数量一定会受到限制。为了满足酵母扩培需要,就必须考虑充氧效果,可以在酵母扩培过程 中不断充氧和加强氧的分散。根据研究结果表明,如果在酵母扩培装备中安装:充氧集合器 - 充氧搅拌器 - 间断、定期(或连续)充氧,能有效地帮助达到酵母增殖的目的。
在我国啤酒厂大部分酵母扩培设备的最终酵母细胞数往往只能获得5~8×107个/ml,很难达到10×107个/ml或以上,其原因是充氧的装置和充氧的条件不合理,不能满足酵母对氧的需求所致。
酵母扩培的需氧量的计算:对一个50HL的酵母扩培罐,扩培温度16℃,要求酵母细胞数10×107个/ml,充氧理想气体等式为:
V=n×R×T/P
式中: V=充氧的理想气体体积量
P=2Bar表压的充氧压力,相当于3Bar的大气压力
N=每小时需要的氧的摩尔数
《扩培罐体积×小时通氧量×需要增殖的酵母细胞数与每克绝干酵母细胞数之比×每克绝干酵母增殖的需氧量(0.013g)÷32g/摩尔氧》 R=理想气体状态常数=0.0831×Bar/°K
T=16℃=289°K
经过计算,以上扩培罐要增加5×107个/ml酵母细胞数,理论上的空气供应量只要100升的空气(在1 个大气压下坡路就够了,实际充氧还需根据麦汁浓度、粘度和温度等许多环境条件进行调整,可能要高一些。
国外啤酒专家为了改善在酵母扩培过程中充氧的效果,进行了多次试验,证明了由于“克拉勃垂效应‘的影响;简单、多量地充氧并不能显著改变酵母的生长状态。但是研究发现:如果能对酵母扩培设备安装合适的-------充氧集合器、搅拌器或者循环充氧装置,会改善酵母对氧的利用,有利于酵母增殖的速度与数量。同时国外啤酒专家在安装胡合适的充氧集合器和搅拌器装置进行多次试验证实:”酵母利用氧程度决定因素是搅拌器的转速而不是空气的流量“。合适的搅拌器形状和搅拌速度不会对酵母产生强烈的剪切力刺激。
5、酵母扩大培养的过程形式
除了到卡氏罐为止的实验室扩大培养过程以外,在向大生产酵母的“扩大培养过程”需要分为几个扩大级数进行并不是太重要的,只要掌握合适的时间(即
要求的移种时间)及时补充营养(新鲜麦汁)和满足扩培过程需要的氧,保持一定的扩培温度即可。
近代酵母的扩培可以分为一罐法、两罐法、三罐法等多种,但大多数倾向于使用两罐法,因为两罐法包含一个有留种的种子罐,可用于留存部分菌种,过多的扩大倍数对系统的灭菌会提出更高、更严格的要求,而且会有较高的投资费用。
1)快速酵母扩培系统之一:恒定需氧扩大培养法,其特点是较高的温度(25~30℃)、连续通风、连续搅拌和不断补充营养。它是一种全自动两罐法酵母扩培系统,罐的容积分别是8HL和85HL,罐的设计与制作必须符合严格的卫生标准,并分别安装有温度、液位、溶解氧传感器,变频机械搅拌器,不锈钢无菌充氧器,板式冷却器和自动控制系统,罐的容许工作压力可以达到2.5bar。酵母一旦接种进入8HL罐,即按照设定的程序全部进入自动操作,在24小时内酵母细胞数
73可达到18~22×10个/ml,酵母死亡率低于5%。扩培结束的酵母可使一个150M
的大罐获得15×107个/ml的酵母接种量。
2)快速酵母扩培系统之二:全自动单罐循环法。罐的容积可以为80HL或150HL,罐的设计与制作也必须符合严格的卫生标准,并分别安装温度、液位、溶解氧传感器等,罐体可以与冷却,使用陶瓷膜无菌充氧器,板式冷却器和自动控制系统,罐的容许工作压力2~2.5bar。酵母接种进入扩培罐后,可以送入新鲜麦汁和溶解氧,并进行规定时间、规定流量的循环和充氧过程,可以不断补充新鲜麦汁,即按照规定程序全部进行自动操作,24小时酵母细胞数可达15~25×107个/ml以上,酵母死亡率低于5%,扩培结束后接种到发酵罐,由于很快进入对数生长期,就能缩短发酵时间(大约缩短15%)。由于只使用一个扩培罐,所以大大减少了被杂菌污染的危险。
全自动单罐循环扩大培养系统使用了两个技术:
1)酵母扩培液循环系统,通过酵母液的循环,一方面起了很好的搅拌作用,而且通过循环使酵母液连续不断地进行充氧和使氧在酵母液中得到均匀分布。
2)膜通风技术,通过微孔膜产生多量的微细的小气泡,大大增加了气液的接触面积,这种膜通风技术可以有效地提高类脂合成的活性和酵母的发酵性能,同时对控制酵母的扩大倍数和细胞浓度具有重要的意义。这种多孔膜的孔径只有0.05u是一个具有许多通道的圆柱体,其直径和长度可以根据需要进行配置,能满足连续通风的需要,而且可以进行高温灭菌。
酵母的科学管理和合理使用主要包括以下一些必须注意的内容:
1)酵母的环境条件与改善
2)酵母的营养与复壮
3)酵母的污染
4)酵母的状态检查
5)酵母的添加
6)酵母的使用代数
7)酵母的回收与贮存
酵母的环境条件条件与改善
1、压力环境(Pressure Stress)
1)近代啤酒发酵大多使用露天发酵大罐,其特点是体积大,有比较高的高度,这样沉降在大罐底部的酵母细胞表面要承受罐顶气压和高的液柱静压之和,一般至少达到0.25MPa高的可以达到0.3MPa。
2)酵母在使用和回收时将不断在细胞表面发生0~0.3MPa的压力变化,酵母必须经常调节内压以维持细胞壁两侧的压力差和满足物质交换的条件。
3)这种调节不是酵母始终能承受的,一旦酵母不能应对某些骤变或由于酵母本身的状态不良而出现生理调节的“应力性衰退”,会使酵母的生存活性和生理活性受损,不仅使发酵状态出现问题,而且会使酵母内容物向环境释放,造成风味的恶化。因此现代大罐建议高度不超过15米,尽量不使用一罐法,或者使用一罐法时不采用封罐保压的方法,回收酵母时先在酵母回收罐适当用CO2加备压,酵母回收结束后再逐步释放压力,以防止产生细胞表面压力的骤变等。
2、温度环境(Temperature Stress)
不良的温度环境会对酵母产生冷刺激(Cold stress)或热刺激(Hot stress),导致酵母细胞的性能变化、凝聚能力的变化和代谢异常等不良状况。
3、流体方式环境(Flowage Stress)
以下条件会对酵母产生流变剪切应力影响:冷却夹套的结构和冷媒的导入方式,过大的大罐高度和大罐直径,过低的冷媒温度,过于强烈的发酵,进入大罐的流量太大、流通截面积太小,大罐内表面过于粗糙。只要在大罐设计与制作、泵的选用与管道配置方面注意考虑,不会对酵母产生太大的影响。
4、发酵基质环境(Medium Stress)
这些条件包括:酵母营养的满足程度、酵母能量的满足程度、酵母与非酵母代谢产物的浓度与分散、酵母的“饥饿状态”的持续时间、酵母细胞壁两侧的基质浓度差(渗透压失衡)、各种添加剂与酶制剂。过高的发酵麦汁浓度或忽高忽低的麦汁浓度,过高的辅料比例,不及时回收酵母和过长的酵母贮存时间,长期添加脱羧酶、糖化酶、葡聚糖酶等一些不适当的工艺方法应该昼避免。
5、固形物总量环境(Break Stress)
固形物包括冷凝固物、热凝固物、色素物质、葡聚糖颗粒和蛋白质颗粒等,多量的颗粒度小于酵母细胞颗粒度的物质存在,多量的与酵母带有相反电荷物质存在,一定会影响酵母细胞与外界环境进行物质交换,影响酵母的物质代谢与繁殖,甚至影响酵母的凝聚。应该注意:几乎完整地分离掉热凝固物,控制冷凝固物的数量(合理的冷凝固物数量应为150~250mg/L最高不超过350mg/L),生产浓色啤酒或黑啤酒时,在发酵结束以后添加色素物质,不重复使用发酵浓色啤酒或黑啤酒的酵母,注意使用溶解良好和溶解均一度良好的麦芽。
酵母的营养与复壮
在实验室扩培阶段昼考虑使用:全麦芽麦汁、酵母营养添加剂、锌盐、必要的酸性缓冲剂、为了防止可能出现的污染,最好能添加一些杂菌抑制剂,如乳链菌肽(Nisin)之类。
在大生产的扩培期:最好是全麦芽麦汁,尽量不要使用辅料,如果使用辅料其比例尽量不超过25%。尽量安排专门的酵母扩培麦汁的生产,与此同时还应适当补充酵母营养盐和锌盐。
麦汁浓度使用12P,不要使用10P甚至更低的麦汁浓度进行酵母扩培。 丰富的营养不会使酵母不能适应大生产的高辅料比,相反因为酵母的强壮和充分的自身的营养贮备,使酵母能通过自身调节适应大生产的需要和延长使用寿命。
大麦芽可以提供四类重要的、啤酒酿造必须的浸出物。
酵母营养基础物质:包括氮源、维生素、微量元素、生长素等物质,主要满足酵母的细胞合成、酶系统的合成与激活以及酵母自身的营养贮备。
酵母代谢基础物质:包括碳源与氮源,并以碳源为主,主要提供酵母生长与代谢的能源,产生代谢产物,是啤酒风味的主要来源。
产品组成物质:包括蛋白质、α、β-葡聚糖和戊聚糖、多酚物质等,是形成啤酒色泽、泡沫、口感的重要组成。
风味组成物质:包括含硫化合物、美拉德反应产物、类脂化合物及氧化产物、多酚物质,是麦芽赋予啤酒重要的风味成分。
由于辅料大多以碳源为主,不可能提供像麦芽那样合适的、完整的浸出物组成,由于我国的啤酒厂大多使用高辅料比生产啤酒,因此酵母常常因为营养不良而过早衰老。
酵母的污染与酵母的状态检查
防止酵母污染的一些具体做法有:
1)对与酵母直接接触的物料、容器、工具等都必须努力控制在无菌状态,扩大培养过程要比大生产过程更严格,使用低代数酵母过程中的要求要比高代数更严格。
2)用于酵母保存和扩大培养的营养基质都应进行平行培菌试验。
3)要坚持酵母使用过程中的镜检和杂菌培养试验。
对大生产过程使用的酵母应该坚持进行跟踪检测,检测的取样要求为: 如果大罐数量不多,要求每一个大罐满罐后每天取样一次,如果大罐数量很多,可以进行编号、间隔取样检测,或按不同酵母添加量、不同啤酒品种编号、间隔取样,要求每一个大罐每月必须能做到取样检测,被取样的大罐每天取样一次。
对不同代数的酵母跟踪检测次数不得少于3次(不包括0代)。
取样检测的内容和记录包括:满罐后的天数、取样当天的发酵液温度和外观糖度、取样测定的酵母细胞数、取样测定的出芽率和死亡率、镜检酵母细胞形态、从第四天开始测定双乙酰含量,必要时测定酵母的肝糖染色率。 酵母的正确添加与添加方式
1)要及时回收酵母(发酵结束后立即回收)。
2)酵母回收过程中应迅速将酵母泥的温度均匀地降到2~4℃。
3)在此温度下停留时间不得超过48小时。
4)在回收酵母以后,应迅速排放CO2,保持最低的正压状态。
5)在使用前1~2小时才允许仙罐内酵母充氧,包括搅拌均匀。
6)对使用的酵母应该进行取样分析,确认添加酵母的性能,包括酵母的浓度、酵母的形态、酵母死亡率,必要时(特别是高代酵母),可以留样进行性能分析。
7)正确的酵母添加形式应该是“麦汁--氧--酵母”,在同一位置进行混合添加,不应该分别进行。
酵母在添加以前,先取样混合均匀,然后进行各项分析,分析包括以下内容:
1)使用刻度离心管,将定体积的酵母泥在5000rpm离心机离心10~15分钟,然后检查固形物体积,测出酵母泥的浓度。
2)将混合均匀的酵母泥进行镜检(必要时可以适当稀释),检查酵母细胞形态、酵母死亡率和肝糖染色率。
3)必要时测定酵母液的PH,与发酵液的PH进行比较,如相差较大,表明酵母已开始或已经自溶。
酵母的添加系统
到目前为止酵母添加系统和添加方法大致可以分为四个层次:
1)非定量添加:(略)
2)定量添加:比非定量添加提高了酵母的添加质量和保证了发酵过程的基本稳定。缺点是无法控制活性酵母细胞的数量和无法减少退化、衰老酵母细胞的数量比例。
3)定比例添加:是大罐发酵能正常进行的很重要的一个环节,按照麦汁的流量,定比例地添加酵母和充入氧并不十分困难,但如何混合均匀却是非常重要的,这种混合必须将分散、扩散和混和等作用能同时进行,而又不能产生过多的泡沫,因此过去常使用文丘里管的形式,近代还有许多更好的混合方式。
4)活性酵母计数添加:在酵母添加器或管道上通过“活性酵母细胞计数器”对活性酵母细胞进行计数添加,与此同时,按比例与冷麦汁均匀混合和进行充氧,它是添加酵母最均匀、添加效果最好的一种方式。
近代发展的酵母添加方式:予充氧活性酵母计数添加:它只对酵母接种液进行充氧、混和,这种装置不仅使酵母充分接触氧,而且对酵母液进行充分的混和,使酵母添加到冷麦汁中时会非常均匀,并且不会造成进罐时产生大量的泡沫;此种予充氧系统同时组合酵母添加系统,不仅可以在系统内进行酵母液的自循环充氧,而且在添加酵母的同时,再对酵母液进行补偿充氧,充分提高氧含量,满足酵母增殖时对氧的需求量。
正确理解酵母的使用代数对科学使用酵母有十分重要的意义
酵母的使用代数是人为界定的,也就是“回收使用一次,增加计算一代”,并不完全同于“增加一代,酵母必然衰老一次“。
如果能做到科学管理酵母,合理的酵母代数划分应该是:
0 ~1代:“起始大生产期”:酵母从实验室扩培向大生产过渡的重要时间段,是适应大生产、逐步进入厌氧发酵为主的生理变化过程,常常发生代谢风味不良,凝聚性比较差和发酵速度偏慢等情况,在此时特别要注意低温发酵、以上污染杂菌和不要使用太高的辅料比例。
2 ~4代:“酵母生理健壮期”:酵母基本适应了大生产对酵母代谢的需要,发酵结果良好,代谢风味基本正常凝聚性一般能符合要求,但酵母细胞形态逐步变大,出芽率有所降低,死亡率有所上升。
5~8代:“酵母合理使用期”:只要没有被污染,经常注意进行营养性复壮,可以正常使用,大多不会出现比较大的问题。
9~12代:“酵母选择使用期”:只要酵母的状态尚属良好,是允许使用的,不过常用于浓色啤酒的发酵和大添加量的啤酒发酵。
酵母回收的原则
1、酵母回收的正确观念
酵母沉积于大罐底部后,必须及时地将其取出,如能尽快添加到麦汁中则更好。
2、沉积在锥底的酵母处于不良的环境之中
沉降在大罐锥底的酵母细胞密度很高,但酵母代谢活性很低。
沉降在大罐锥底的酵母多处于高温条件下,即使有冷却条件也是如此,远离冷却夹套的酵母泥温度要比靠近冷却夹套的酵母泥温度高4~5℃。
沉降酵母的周围环境没有营养条件,但对酵母有毒害作用的酒精和CO2浓度却偏高。
大罐的静压压力对锥底酵母细胞壁存在高压作用,这个压力包括大罐的罐顶压与液位高度的液柱静压,大都超过0.25Mpa。
3、必须及时排放冷凝固物和废酵母
在大罐满罐以后24小时即排放冷凝固物一次。
在发酵过程前的1~2天,应基本做到私吞排放一次废酵母和冷凝固物,之后可以每两天排放一次。
当酵母细胞数明显下降时(大致上在第5~6天开始)原则上就不再排放酵母与冷凝固物。
在回收酵母时应先适当排支一些酵母与冷凝固物以后再进行回收。 酵母回收的技术要求
酵母的回收通常在发酵结束,悬浮酵母细胞数大量减少时进行最好,此时可能处于发酵温度(10~12℃)下,酵母的回收时间允许在温贮(5~7℃)温度或温贮结束时进行,但是反对在冷贮条件下回收酵母。
酵母应在0.05~0.1Mpa的CO2残压下回收到酵母回收罐,一边回收一边
迅速将酵母的温度降到4℃以下。低温能将酵母的代谢活动降到最低的极限,低温保存能使酵母在再使用时的生理状态与回收时的状态相接近,高于或低于这个温度范围都是不适宜的,都有可能造成酵母的退化。
酵母贮藏的技术要求
酵母回收结束以后,应立即通过搅拌将酵母泥中的CO2驱赶出去,保持约
0.005~0.01Mpa的残压,在使用前,绝对禁止向罐内通风或充氧,但可以在使用前1~2小时进行充氧。
在低温条件下的酵母保存时间不应该超过48小时,低温处理只是降低了酵母的活性代谢速度,并不等于酵母没有生存所需要的生理活动和对营养物质的需要,随时可能存在着酵母退化、死亡的危险;如果多量的酵母已经退化,即使测定酵母的死亡率并不高,此酵母未必能获得良好的发酵结果。
酵母回收系统的装备要求
酵母回收系统是大罐发酵系统必备的酵母使用装备,一般配备3~5个酵母回收罐和平1~2个废酵母罐。
酵母回收罐必须包括搅拌系统、冷却系统、CO2和无菌空气供应系统和
CIP系统。
酵母回收罐的体积量按照大罐的发酵容积计算,或者按照2~3大罐可回收的酵母的体积量计算,酵母回收罐容积系数一般控制在0.65~0.7。 使用YS-700转换阀对酵母回收的控制。
酵母的使用过程实际是酵母的饲养过程,所以啤酒(麦汁)生产过程应从馒头酵母的角度考虑营养源的合理与完善。
四、中小型啤酒厂在酵母管理工作中应该切实注意的一些问题
1、在酵母管理工作中存在的问题
1)不能满足酵母的无菌培育和无菌使用,在大生产中对污染源控制能力薄弱,酵母经常处于被污染状态。
2)没有符合要求的酵母扩大培养手段,装备条件比较差,管理水平较低。
3)不能及时回收酵母,回收使用酵母的时间受生产按排的制约很大,已经沉降在大罐底部的酵母滞留时间很长,或保存回收酵母太长。
4)不具备正确添加酵母的条件或没有合理添加酵母,采用非定量添加酵母的方法,包括罐对罐的添加,没有控制酵母添加量的能力。
5)由于原料质量、配比的原因或淡旺季和啤酒品种的原因包括其他生产上的需要,在酵母的使用任意性很大。为了满足理化指标的需要,经常使用酶制剂、添加剂,影响了酵母的生理环境。
6)由于市场销售的原因,淡季糖化停产时间比较早,停产时间比较长,所以无法保存酵母,在来年开始生产时,仍然只能通过求购酵母泥的方式来解决问题。
7)没有选育、优化酵母的意识和条件,通常只保存一种原种,长时间使用一株原种。
8)没有重视培养专门的酵母管理人才,缺乏各种装备与仪器,对酵母的鉴定只能凭直观或主观判断,缺乏根据。
2、 如何改变这种现状?
1)首先解决一个管理观念问题,酵母管理是一项长期而细致的管理工作,短时间不能反映其成效,而且用于酵母管理的装备与仪器,甚至人才培养方面的投资,不能直接从经济效益上反映出来。
2)应该提高对酵母管理理论与实践的认识,即搞清楚为什么要这样做、怎样去做。特别是怎样去做的问题,一定要结合本厂实际情况,要考虑到每一个细节问题并落实到人,去做好这些工作。
3)要合理、完善地配备酵母管理过程中所需要的装备和仪器,培养自己的酵母管理人才,制订相应的酵母管理制度。
3、 中小型号啤酒厂在酵母管理工作中应注意以下问题:
1)应该认真对待本厂的酵母选育工作,广泛地收集酵母菌种,特别是重视发酵风味良好和不同风味特征酵母菌种的收集。对本厂现用的酵母菌种每年都应该进行分离与优化,逐步提高原菌种的各项性能。
2、应配备相关的酵母扩培、酵母回收和添加设备,对一个年产3~5万吨的啤酒厂,应建立专门的酵母扩培系统,包括无菌实验室、卡氏罐、带有CIP、SIP和自动控制的生产酵母扩培系统;一定配备酵母回收罐(体积量为4.5~6M3,2~3个)和酵母定量、比例添加装置(含充氧与麦汁混合装置);如能进行活性酵母计数添加则更好。如使用罐对罐添加酵母,在罐与罐之间应该装计量装置(包括充氧与麦汁混合装置)便于控制较为正确的添加量。 这里有两点需要说明:
1)关于罐对罐添加酵母的方式,并没有在酵母管理的概念上绝对加以否定,只要在酵母回收方式和时间、添加计量问题和污染的控制上能满足酵母良好状态的要求。最关键的是处于生产状态的发酵大罐不是酵母贮存罐,要做到及时从发酵大罐中取出来,及时加到新鲜麦汁中去。
2)酵母添加的标准:
A、有效地控制添加量,最好能达到控制添加活性酵母细胞数的水平。
B、酵母能与麦汁充分、均匀地混合。
C、能根据要求控制麦汁溶解氧含量。
酵母添加方式目前比较先进的是活性细胞计数、比例混合(麦汁、酵母和氧三者之间的比例混合)。
3、应完善必要的检测手段,培养自己的酵母管理人才,不仅能对酵母进行比较全面的性能鉴定,而且能有效地控制酵母使用的全过程。
4、必须严格控制酵母在扩大培养过程和大生产中的污染,保证酵母在使用的全过程处于无菌状态。
生产现场阶段酵母的保藏工作
1、关于汉生罐的菌种保藏工作
实验室保藏的酵母菌种启用后,必须经历汉生罐扩培阶段。汉生罐扩培既是酵母扩大培养过程中的一道工序,也是在线贮种的一种有效的方法。这种保藏方法的优点是:由于汉生罐保藏的酵母量较大,所以能在较短的时间内就可以培育出满足啤酒生产所需的酵母数量,此方法相当于实验室中液体麦芽汁菌种保藏法的扩大,其操作要求如下:
A、酵母种源的控制:在汉生罐酵母扩培结束后,将全罐的三分之二的酵母培养液作为下一步扩培的种子液使用,将余下的培养液作为汉生罐保藏菌种的种源,随后加入α-氨基氮含量大于180mg/L的麦汁(麦汁在加入前应经灭菌锅在0、10MPa压力下灭菌0、5~1小时),进行酵母培养。
B、酵母培养的工艺控制:培养温度与通风量及频率与正常扩培的工艺控制相同。培养24小时后,观测酵母的生长情况,当酵母数达到(4、5~5、5)×107个/ml,应立即进行冷却、保藏。
C、菌种保藏阶段的工艺控制:汉生罐菌种保藏的温度为1~3℃,同时汉生罐必须具备有0、01~0、03MPa的罐压,以保证酵母处于微弱的发酵状态和抑制杂菌的侵入,用这种方法保藏的酵母菌种,保存期限1~2个月是没有问题的。
D、保藏菌种的复壮、再启用:当生产需要启用汉生罐保藏的酵母菌种时,首先将种子液的上清液全部排去,同时由汉生罐底部排出部分沉淀的酵母泥,然后加入α-氨基氮含量高并经过灭菌的麦汁,最后通入无菌氧气,通氧时间控制在0、5~1小时,使沉淀在汉生罐底部的酵母泥充分悬浮在麦汁中。待培养液中的酵母数达到(5、5~6、5)×107个/ml时,即可取全部或三分之二的培养液接种至扩大罐内作为下一步酵母扩培使用。
汉生罐保藏酵母的方法虽然可以节省酵母扩培的时间,但是每次使用前均需对保藏的菌种进行微生物检查,以保证没有杂菌污染。由于菌种保存时间较长(一般在一个月以上),因此对菌种保藏现场的环境卫生要求也极为严格,防止现场环境中杂菌繁殖,避免给汉生罐保藏的酵母带来污染是该方法是否能取得成功的关键。
但是由于汉生罐自身体积及生产现场空间均较大,因此对这一点控制,对于一般的中小型啤酒企业来讲是很难做到的。由于受中小啤酒生产企业的啤酒产、销量均不大的因素制约,从保持酵母菌种纯度及防止杂菌污染的角度考虑,本人的意见是:
酵母扩培宁愿每次都从实验室开始,汉生罐也不用来留种,这对于维持企业的酵母扩培体系的整体安全性是十分有好处的。
2、关于扩大培养罐酵母的保种及连续培养工作
对于中小型啤酒生产企业来讲,啤酒生产的旺季,一年也就4 至5个月时间,其间的产、销量较大。如何在生产旺季搞好酵母扩培工作满足生产的需求,是每个酵母工作者均认真考虑的问题,通过本人在工作中的实践认为:
酵母扩大罐除作为菌种扩培的一道工序外,也可作为生产中菌种在线保存、再启用的一种方法,从而既充分提高扩培设备的利用率,又有效地解
决酵母扩培周期长,收获量小,在啤酒销售旺季难以满足酿造车间生产投料要求的矛盾局面。对于如何做好这一工作,我建议如下:
A、扩大罐留种的准备工作
扩大罐由于自身体积远远大于汉生罐,因此接种汉生罐培育的种子液后,不得不使用未经杀菌的普通大生产麦汁用来培育酵母,所以在取用麦汁时就应该加倍注意卫生问题,以免受到杂菌污染。
要求取用麦汁的各种用具在使用前必须用75%酒精擦拭灭菌;麦汁流经的管道在使用前必须用85℃以上的热水杀菌(热水保温杀菌40分钟以上)也可用蒸汽杀菌20分钟以上;当取用麦汁时必须取用冷却中间阶段的麦汁。
B、扩大罐的酵母培养
按正常的酵母扩培工艺培养酵母,当糖度下降至30~40%,培养液中的酵母数达到(5.0~6.0)×107个/ml,即可将其中三分之二的培养液压至下一步继续进行培养。余下的培养液留作种源,追加α-氨基氮含量高的麦汁,再行扩培(各项工艺参数与上次扩培工艺控制均相同),如此周而复始。 根据本人对工作实践的总结认为,扩大罐酵母连续扩培的次数,以控制小于7次为宜。此外,酵母连续扩培实际次数,主要由扩培过程中所使用的原料的实际质量情况决定的。
当原料状况好,制备的麦汁组分合理时,酵母连续扩培的次数可多些;当原料状况不理想,制备的麦汁组分较差时,酵母连续扩培的次数应当控制少些,甚至在必要时彻底放弃酵母连续扩培的方案。
3、关于啤酒生产、销售淡季,发酵罐酵母的保存及再启用工作
对于中小型企业来讲,一年的啤酒生产、销售淡季大约有3~4个月的时间,甚至更长,一般的企业,在这段时间里从减少资金占用的角度考虑,有计划的采取减少发酵罐的贮酒量及延长酿造车间生产投料周期的措施来达到这一目的。
因此,在生产淡季酵母在发酵液中的停留时间不得不有计划的延长,但是随着酵母在发酵液中被长时间的贮存,必将会影响酵母自身的生理性状,从而对发酵罐中的酒液以及酵母自身的质量起到负面作用。
酵母在发酵结束后沉积在发酵罐的底部,在大罐锥底部分由于气管有效的降温手段,必将导致酵母细胞发生溶解的情况,而酵母细胞的外层物质有很强的泡沫稳定作用,酵母细胞膜的主要成份是多糖及少量蛋白质。当酵母自溶后,就会释放出这些蛋白质和碳水化合物,进而增加了酒液的粘度,并且引起过滤出来的清酒浊度上升等问题,造成啤酒的内在质量下降,对于啤酒的非生物稳定性也具有一定的负面影响。
据资料显示,酵母在发酵罐中的贮存时间的长短对其生理性能有很大的影响。一般情况下,酵母随着贮存时间的延长,酵母死亡率相应的呈上升趋势,同时其生理活性也必然相应的下降。酵母的生理活性对啤酒发酵过程是否能够正常进行起着关键的作用,也影响着回收酵母的质量,合理控制酵母在发酵液中的停留时间,使其死亡率保持在较低的水平,从而得到具有较高生理活性的回收酵母,是每一个酵母工作者必须认真研究的问题。 对如何搞好生产淡季发酵罐的酵母贮存工作建议如下:
A、发酵罐贮种时对质种源酵母的要求
用于发酵罐贮种的种源酵母,应从现场一代或二代酵母中选取。对待选取的种源酵母外观要求:颜色洁白,要有正常的酵母香味。镜检酵母细胞
形态均匀,死亡率4%。微生物检测要求细菌≤1个/100ml。
B、选择内在质量优良(最好为进口澳麦)麦芽制备的麦汁,α-氨基氮含量要求≥180mg/L,麦汁糖度一般控制为11~12°P。
C、发酵过程中的工艺控制
冷麦汁接种酵母后的温度为9℃,发酵温度为10℃,待发酵液中酵母数达到(4、0~5、0)×107个/ml,外观发酵度已达35%左右时,应迅速降温,同时封罐升压,以0、3℃/h降温至5℃,保温24h。然后再以0、1℃/h降温至0~1℃,将酵母保温培养于发酵罐内。
酵母贮存期间,要求发酵罐罐压保持在0、08~0、1MPa,防止外界杂菌的浸入。
酵母在发酵罐培养过程中,要分四次排放沉淀物:
麦汁满罐10小时后,排放第一次沉淀物,直至见到酒液为止。 麦汁满罐24小时后,排放第二次沉淀物,直至见到酒液为止。 发酵罐罐压保压(0、08~0、1MPa)48小时后,排放第三次沉淀物,
直至见到洁白的酵母泥流出为止。
在提取发酵罐中的酵母进行再次转接前,应将沉积在发酵罐底部的酵
母泥再次排放5~10分钟,方可进行回收使用。
D、采用发酵罐贮种的方式保藏酵母,酵母回收时一般只须回收该罐酵母添加量的1、0~1、5倍酵母量即可。
E、发酵罐贮种时间的控制
由于在大罐贮种过程中,沉积在发酵罐底部的酵母泥细胞密度非常高,产生的热量非常大,同时还要承受巨大的液体静压及二氧化碳、酒精的毒害作用,所以酵母细胞自溶、死亡的情况明显加剧。
根据观测,贮种30天时死亡率为6%,35天时死亡率10%,40天时死亡率高达15~20%,因此以30天时间为宜。
F、对于作为发酵罐贮种的发酵液(尽管其理化指标检测均合格),建议应与其他正常转接酵母的酒液按比例兑滤为宜。
啤酒酵母的管理和使用
“酵母是啤酒酿造的灵魂!”啤酒生产不仅要有优质的原料、先进的生产工艺,更要有优良的酵母菌种。如何做好菌种的保存,以及酵母的正确使用、回收、排放等管理工作,对促进企业产品质量有着极其重要的作用。
一、菌种保存
1.建立菌种管理档案
建立原始酵母菌种的档案,例如菌种的编号、使用状态、转接时间、菌种来源等,定期进行原菌的活化、转接、筛选等工作,做好菌种跟踪检测。检测项目包括满罐酵母数、死亡率、发芽率、降糖速度、还原降双乙酰情况、酵母凝聚性、酵母回收质量等。
2.原始菌种的保存方法
2.1 固体斜面保存法
将保存的酵母接种到麦汁琼脂培养基斜面上,25℃保温培养2至3天,待酵母繁殖成菌落,经检查无污染后,即放入4℃的冰箱中保存。每年移接3至4次。
2.2 液体石蜡斜面保存法
酵母菌种接在培养基的斜面试管中,加入已灭菌的不含水分的液体石蜡,防止培养基水分蒸发,并隔绝与空气的接触,然后置于2℃—4℃下保存。
2.3 液体试管保存
将要保存的酵母接种到10%的灭菌蔗糖溶液中,25℃培养24小时后,置于2℃—4℃下保存。
二、酵母扩培
1.编制扩培计划
1.1 每次扩培前,编写详细的扩培计划,安排、协调好车间糖化生产,提供组分合理的扩培麦汁,有利于菌种的扩培质量。
1.2 建立扩培各阶段的质量控制点,及时依据实测数据掌握酵母转接的时机。
2.啤酒酵母的实验室扩培
斜面试管(原菌)→20毫升试管→500至1000毫升三角瓶→卡氏罐。
步骤:取适量麦汁于试管内灭菌,将斜面原菌接种到试管内,在25℃—27℃保温下,培养2至3天,每天定期摇动,使沉淀的酵母细胞重新分布到培养基中。
无菌条件下,将试管中的酵母液接种到500mL—1000mL的灭菌麦汁中,25℃培养2至3天,每天检查培养情况。
无菌条件下,将三角瓶中的酵母液接种到10L—20L的灭菌麦汁中,混合均匀于15℃—20℃保温培养3至5天,即可接入生产现场扩培。
3.啤酒酵母的扩培
三、酵母生产现场保存
1.保存要求
在酵母菌种的保存中,由于贮存时间长,酵母会因长期处于饥饿状态,造成酵母细胞营养不良。为恢复酵母细胞活力,麦汁生产使用的辅料比例不能超过30%,麦汁浓度不低于10°P,有利于提高酵母活性。
2.保存方法
2.1 种子罐酵母菌种的保存
种子罐保存菌种要注意事项:
(1)种子罐保种前,酵母扩培室内墙、地面要清洗、杀菌,设备罐体、管道要严格彻底地清洗灭菌。
(2)种子罐菌种起发后,当糖度降至7.5°P(以10°P麦汁为例),酵母数在40×106 个/mL左右时,即可降温至3℃保压在0.01Mpa—0.02Mpa下保存菌种。
2.2 锥形罐保存种酵母
2.2.1 保种酵母的温度控制
发酵罐种酵母在贮存期间,发酵罐上、中、下温度要控制在0℃—-1℃,控温要平稳,不能忽高忽低,更要谨防因供冷过低造成罐内壁结冰,这样会使锥底保存酵母细胞的生理受损、性能退化。
2.2.2 锥形罐保存种酵母的选择标准
(1) 选主酵期间发酵正常,双乙酰还原速度快的罐。
(2) 杂菌和厌氧菌指标合格的罐。
(3) 选择酵母色泽洁白、无异味、无酸味,外观黏稠 ,死亡率低的罐(酵母泥死亡率要低于6%,pH值不高于5)。
2.2.3 压榨酵母保存法
将酵母泥洗涤,压榨去水,破碎成块状,低温保存。
2.2.4 酵母泥保存法
用酵母回收罐保存酵母泥,回收的酵母泥在4℃的低温下,可保存1至3天。
四、酵母回收使用
1.回收酵母的质量要求
1.1 回收使用的酵母泥,必须色泽洁白、无异味、无酸味,外观黏稠;细胞形态大小均匀、饱满、液泡小,细胞壁薄,内容物不明显,无异形细胞等。
1.2 微生物检验不合格的罐不能作为种酵母使用,应进行废弃处理。
1.3 酵母回收要选择发酵性能良好、无异常情况的罐,酵母泥的死亡率要低于6%、pH值不能高于5,pH值若高,说明酵母有自溶现象,这样的酵母泥不应再回收使用。
1.4 酵母回收代数应控制在6代以内,以保证酵母的强壮及良好的活性,保持啤酒的风味,同时也降低酵母被杂菌污染的几率。
2.回收酵母的使用
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。在选用酵母时,要采取“掐头去尾,取中间”的方法。
实践证实,当10°P发酵液外观糖度降至4.5°P时,开始封罐保压(0.08Mpa—0.10Mpa),升压2至3天后开始回收酵母是最好的。这时沉降的酵母多是活性高、发酵旺盛的、强壮的。
这种回收的优点是: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、还原双乙酰速度快,可缩短发酵周期,加快设备周转,降低生产成本,更能保证啤酒质量风味的稳定。
2.1 回收酵母时,应对酵母压送车备压,压送车压力略低于锥形罐罐压,压送车排气阀适当放气,使酵母泥缓慢流入,以稳定酵母的有效回收量,确保满罐酵母数的准确添加。要防止回收时骤然泄压,影响细胞活性。
2.2 满罐酵母数控在1.5—2.0×107个/mL之间,酵母的接种量控制在0.8%为好,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;接种量过高,会使新生的酵母细胞减少,最终影响酵母的回收质量。
3.酵母进罐温度和满罐时间的控制
3.1 锥形罐刷洗完后,空罐的温度控制应该与主发酵温度保持一致,避免罐温对酵母起发温度产生影响。
3.2 麦汁接种温度一般应低于主发酵温度2℃—3℃,满罐温度应低于主酵温度1℃为宜,麦汁在分锅次进罐中,麦汁的冷却温度应遵循先低后高,最后达到满罐温度的原则。以10℃主发酵、四锅次进酒满罐为例,说明麦汁冷却控温为:第一锅6.5℃—7.0℃,第二锅7.0℃—7.5℃,第三锅7.5℃—8.0℃;第四锅8.0℃—9.0℃。
3.3 罐温度不能控的过高,尽量避免在起发阶段进行文章来源华夏酒报人工控温,防止因突然降温受冷而影响酵母的繁殖,导致发酵迟缓。麦汁满罐时间不能超过18小时。
4.酵母入罐后压力的控制
一般情况下,0.1Mpa压力对酵母细胞是无影响的,但对酵母的代谢产物、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,最好在糖度降到4.5°P时,开始升压。
5.回收酵母的排放处理
对于废酵母,要设立专门的岗位由专人负责排放,酵母排放人员每天将发酵罐中多余的、废弃的酵母,经专用管道输送到废酵母回收罐中,杜绝随意向下水道排放。