利用啤酒酵母诱变改进发酵工艺
2014-04-09刘镇杰
刘镇杰
(百威英博(牡丹江)啤酒有限公司,黑龙江牡丹江157011)
1 酵母的诱变及扩大培养
啤酒酵母在无菌室扩培过程中,利用特定剂量的紫外线进行定向诱变,操作简单,诱变后的酵母不用筛选,可直接用于大生产。
1.1 酵母诱变
将紫外灯安装在操作台上方50cm处。
将用于扩培的酵母菌株放在紫外灯下,定时定量照射,进行诱变。
诱变之前的酵母发酵液外观发酵度达到70%时,双乙酰峰值高达0.35mg/L,一周后,双乙酰还原到0.10mg/L。诱变之后的酵母发酵液外观发酵度达到70%时,双乙酰峰值0.25mg/L,双乙酰还原3d,低于0.07mg/L。
1.2 酵母扩培
1.2.1 无菌室环境设施的一般要求
酵母的初期扩培在无菌室进行。无菌室要求墙壁、地面洁净光滑,内设超净台,外设缓冲间,用紫外灯灭菌。
1.2.2 培养基的制作
取糖化过滤后的麦芽汁,调整浓度10±1°P,温度35℃~40℃,加蛋清搅拌均匀后加热至沸,30min后过滤、分装、灭菌备用。
1.2.3 无菌室扩培流程
斜面菌种→液体试管活化(25℃24h)→100mL三角瓶(23℃24h)→500mL三角瓶(21℃24h)→2000mL三角瓶(19℃24h)→3000mL卡氏罐(17℃40~48h)使用诱变酵母菌种进行扩培,每次接种2个样品进行平行培养。扩培中用显微镜检查酵母生长状态及发酵液有无污染杂菌等情况。
2 酵母菌种的扩大培养
2.1 封闭式扩培系统
酵母扩大培养设备由以下几部分组成:种子罐,有效容量0.5t;一扩罐,有效容量5t;二扩罐,有效容量20t;三扩罐,有效容量50t,扩培罐内均设有升温功能。
2.2 扩培设备进行CIP清洗与杀菌
每天对刷罐所用的清洗剂溶液浓度进行测定,确保合格。酵母扩培系统所用的空气过滤器,每个使用周期灭菌一次。
2.3 麦芽汁准备
从沉淀槽接入85℃以上10°P麦汁进入扩培罐,在罐内保温30min,然后降温到0℃~4℃贮存备用。一扩罐接入2t,二扩罐接入18t,三扩罐接入30t麦汁。
2.4 扩培工艺控制
A.种子罐。种子罐接入卡氏罐酵母扩培液后,分2次添加麦汁。第一次添加150L,麦汁以超出取样器和温度测定点为准。温度15℃发酵24h;第二次添加麦汁满罐,温度15℃发酵24h。从种子罐倒入一扩培罐后静止30min,倒回种子罐150L。种子罐降温到2℃~4℃保种贮存,罐压0.02MPa。待再扩培前,关冷升温,添加麦芽汁,按种子罐第一次添加麦汁工艺执行。在酵母发酵液倒出前和添加麦汁后,用无菌空气从罐底通入种子罐、扩培罐,搅拌5min,搅起沉淀的酵母,以保证发酵液的均匀。
B.一扩罐内麦汁升温到14℃后接入种子罐酵母液进行发酵,压力0.02MPa,时间24h。第二次添加麦汁3t,温度13℃,时间24h。
C.二扩罐内麦汁升温,一扩罐内酵母发酵液全部倒入。温度控制12℃,压力0.02MPa,时间24h。
D.三扩罐内麦汁升温,二扩罐全部倒入。温度11℃,压力0.02MPa,24h后倒入四扩锥型罐。
3 四扩锥型罐
选容量200t的锥型罐为四扩罐。将三扩50t酵母发酵液倒入四扩罐,添加10°P麦汁150t,11℃发酵,24h后按生产需要倒出50t发酵液分罐进入其他锥型罐。四扩罐余下约150t发酵液,添加麦汁后按上述工艺发酵、倒罐。
4 锥型罐发酵控制
酵母菌的生长分为五个阶段,即延滞期、对数生长期、减速期、稳定期和死亡期。其中对数生长期是酵母生长最旺盛时期,此阶段细胞以最快的速度生长、繁殖,使用低代数对数期的酵母,酯类产物明显提高,高级醇含量降低,从而优化了啤酒的口味。
A锥型发酵罐接入冷却麦汁,满罐温度11℃,溶解氧15mg/L。添加酵母后进罐发酵,酵母细胞数控制在(1~1.5)× 107个/mL。满罐24h后排放罐底沉淀物。
B.控制12℃恒温发酵3d左右,外观发酵度达到70%,封罐升压达到0.10MPa,进入双乙酰还原阶段,经过紫外线定向诱变的酵母,双乙酰还原3d左右,即可降到0.06mg/L。
C.双乙酰还原达标后,开始降温。降温分两步:第一步,由于锥型罐内发酵液与冷媒比温差大,冷媒温度在-6℃±l℃,降温顺利,达到0.2℃/h。温度降到3℃~5℃,停止降温,24h后回收酵母。第二步降温到0℃~1℃,降温速度控制在0.2℃/h。
锥型罐底部发酵液密度加大,酵母将麦汁中营养耗尽,进入生长后期,沉积下来。
5 后期贮酒
当锥型罐内温度降到0℃~1℃时,进入后期贮酒阶段。分几天排净发酵罐内底部沉淀酵母。贮酒期开冷保温,温度控制平稳,不能忽高忽低。罐内压力0.05MPa,15d后酒液成熟。
6 结论
用上述方法进行的啤酒酵母扩培诱变,成品啤酒风味和理化指标并没有改变,但降低了双乙酰的生成量,缩短了酿造周期,进而降低了a-乙酰乳酸脱羧酶的添加量,使每t啤酒生产成本可减少4~5元。按照年产20万t的产量,一年可节约资金近百万元。
啤酒酵母采用此工艺进行扩培繁殖,用分罐法加大了零代酵母数量,在提高温度、缩短周期、增加辅料的低成本快速发酵过程中,运用此独特的酿造工艺,确保了啤酒风味的稳定。