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啤酒酿造微生物控制方法和措施介绍

一、概述

啤酒生产过程中理化指标的不合格往往可以采取一些生产补救措施而避免损失。可一旦涉及半成品或成品微检超标,造成不应有风味物质产生,将直接影响啤酒的口味及稳定性,给生产企业带来巨大的经济损失,所以啤酒企业生产过程中的微生物控制就显得尤为重要。这里就酿造过程中微生物的种类、污染途径、危害及防治措施。

二、发酵过程中污染微生物的种类

啤酒发酵是在酸性(ph5.4-4.0)和厌氧条件下进行的,只有能在这种条件下生长繁殖的微生物才能影响啤酒质量。那些致病菌以及有耐热性能,能形成孢子的微生物在啤酒中不能生长。只有耐酸、能承受苦味物质,微需氧,厌氧或兼性厌氧的微生物才能在啤酒中生长,见表1。

表1 酒液中微生物生长因素比较

不利微生物生长因素

有利啤酒微生物因素

①无氧环境
②高co2含量
③ph值低于4.5
④含有无机酸
⑤酒花苦味含有酒精
⑥能够直接被微生物利用的营养以有生长物质较少

⑦温度(低)

①富含c 源:高分子以及低分子糊精,酒精,廿油,有机酸;②n 源:氨基酸,肽以及蛋白质;③生长物质:维生素,嘌呤等;④微量元素:ca、mg、na、p、zn、mn。

污染微生物种类可以分为四类:

①严格需氧微生物②微需氧微生物③绝对厌氧微生物④兼性厌氧微生物。

啤酒中污染微生物主要是以微需氧和兼性厌氧微生物为主。在糖化过程污染的微生物主要是耐热性细菌(如乳酸菌)。在麦汁沉淀后冷却过程中及接种酵母初期,污染微生物主要是所谓“麦汁菌类”,如变形肥大杆菌、大肠菌群、醋酸菌等。在啤酒发酵、贮酒、清酒过滤过程中污染的微生物主要是微好氧、兼性厌氧、厌氧菌等,如各种乳酸菌(戴氏乳酸菌、巴氏乳酸菌)、啤酒球菌(八叠球菌、足球菌)和发酵单胞菌等。野生酵母可以污染发酵、贮酒各个阶段。酵母菌和放线菌一般只污染制麦和发酵阶段发酵贮酒容器表面,很少会在啤酒中繁殖。

三、微生物污染的危害

4. 1啤酒混浊或沉淀气源中的微生物进入发酵和贮酒容器繁殖,使啤酒后贮期间澄清困难,由这些微生物响啤引起的啤酒混浊。还导致啤酒过滤困难。过滤、包装后若经过巴氏消毒,可以杀死这些微生物,但会影酒的澄清透明。如果桶装生啤酒的污染度大。则很快导致啤酒混浊甚至酸败。

4. 2 压力升高瓶装和易拉罐装啤酒中繁殖某些微生物(多数野生酵母和乳酸菌),使瓶和罐压力升高,会引起容器的爆炸。常见细菌特征及危害见表2。

4. 3异昧由气源引起的微生物污染,通常多能造成啤酒异味,即使经过巴氏消毒去除了这些微生物,但异杂味仍然会留在啤酒中。

4.4 粘度提高某些微生物能分泌微生物多糖,使啤酒粘度提高.导致啤酒爽口性差。

  表2 常见细菌特征及危害

名称

特征

需氧

最适温度

危害

巴氏

乳酸菌

长秆壮[0.15-1]×3.5μm,长度多变,细胞大部分对连接,弯曲成钝角,革兰式阳性

兼性

厌氧

29-33℃

使啤酒变酸,出现丝状浑浊

大肠

菌群

短杆菌,(0.5-0.8)×(1-2)μm,革兰氏阴性

兼性

厌氧

37℃

产生异味,危害甚大

醋酸

杆菌

杆菌(0.4-0.8)×(1-2) μm,单独生长或长链壮,革兰氏阴性

好、微

好氧

30-42℃生长

使啤酒变酸,发黏,浑浊

发酵

单胞菌

粗壮杆菌,(1-1.5)×(2-3)μm,有时分散呈玫瑰花壮,革兰氏阴性性

兼性

好氧

30℃;死灭温度60℃,5min 啤酒产生硫化氢味和丝状浑浊

四联

球菌

球型,ø0.8-1μm,单个、成对、四联,革兰氏阳性

微好氧

18-25℃

产生丁酸,双乙酰,使啤酒变味变酸,粘稠浑浊

巴氏

酵母

幼细胞呈圆形或卵圆(3-7)×(4-5)μm

三天后腊肠形 (3-6)×(8-17)μm

5-30℃

ph4.7-8.5

妨碍酒液澄清,产生讨厌的苦味及不愉快气味

酵母混浊变种

卵形或长墩形(4-4.5)×(6-12)μm

5-40℃

刺鼻难闻气味,引起啤酒很强的混浊

四、啤酒酿造过程中污染微生物的来源

1.微生物污染的途径

酿造过程使用的各种水中若含有杂菌,则通过洗涤、过滤等过程由直接(或间接)接触的容器、管道、阀门等进入半成品(或成品);麦汁冲氧用气里的杂菌在冲氧过程中也直接进入麦汁,备压用气里杂菌直接与发酵液或清酒接触造成污染,再者罐区卫生较差微生物大量繁殖,造成罐区空气微生物污染也将会污染各种阀门、串种时的管接头等,同时也会通过工具、工作人员间接进行污染;最终导致发酵液染菌;原料的杂菌污染,麦芽、大米、酒花等带的污染菌,在麦汁生产过程中进入,但随着麦汁煮沸,污染菌不能够完全被杀死,经过冷却后的麦汁极易生长和繁殖。如:大肠杆菌,多变黄杆菌和醋酸菌等。物料输送管道阀门、发酵、贮酒、清酒罐等容器若由于渗漏、cip洗涤效果不好等原因也会被染菌; 菌种的扩大培养过程的污染,酵母的扩大培养,特别是在后期,采用了糖化制备的冷麦汁,增加了染菌的机会;另外在酵母的回收使用过程中,如果控制不当也可能造成严重的污染;添加或使用各种辅料的污染,如,消毒剂,硅藻土,抗氧化剂等各种酶制剂。

2.污染微生物的来源

麦芽、大米、酒花等原辅料;物料输送管道阀门、发酵、贮酒等容器;种酵母;滤酒用的硅藻土和啤酒发酵贮酒中使用的各种添加剂等;酿造用水、洗涤用水及滤酒中预涂、补土用水;空气包括麦汁冲氧用气、清酒罐和发酵罐备压用气、发酵罐区环境空气(通入物料空气和环境卫生);各种酿造用具和操作人员的卫生;包装容器,瓶盖等。

五:污染防治方法:

1. 酿造用气除菌

1.1啤酒厂使用的空气,大多数经过总过滤器除菌,但输送至各用气点,由于输送距离远,常需配以二级过滤器,可采用无菌膜过滤(孔径0.2ⅲ)或钛过滤器。目前大多数啤酒厂采用三级过滤(孔径o.01川ro),以提高气源的无菌度。环境空气微生物的多少,取决于工厂的周围环境和车间内的环境卫生。车问内环境空气通常采用甲醛熏蒸或硫磺燃烧熏蒸,每周或每月进行一次。钢瓶氧气、氮气、二氧化碳也必须经过终端过滤后方可使用。

1.2与啤酒接触的气源必须干净、无菌、干燥、无油。如果气源含油,会破坏啤酒的泡沫,同时影响啤酒的口感,就不能保证除菌的效果,因此在压缩机后应配备冷干机,保证气源的干燥。为了保证气源无菌,通常采用二级或三级过滤。气源管道需要定期用蒸汽或热水清洗和消毒。

1.3期清洗和消毒供气管道和过滤器应定期清洗和消毒。在麦汁充氧时,如果空气压力下降,有可能导致麦汁进入供气管道,易造成微生物污染,需要加装止回阀。啤酒厂回收的二氧化碳中夹带啤酒泡沫,存在营养物质,易引起二氧化碳回收管道污染微生物。由于一般要求每月对气潦系统进行一次彻底清洗和消毒,同时应根据化验结果,确定是否需要增加频次。供气管道和过滤器经过清洗和消毒后,必须用气源吹干,对于棉花活性炭过滤器,应通过蒸汽加热烘干。

2. 管道和容器的清洗

2.1 清洗剂的选择

清洗剂是影响清洗效果的主要因素,良好的清洗剂应具备以下要求:易溶于水,对污物清洗效果好,低温下有效,湿润能力强,污物携带能力强,不应产生泡沫,易于冲洗,不易沉淀,不与水中盐类起反应,不腐蚀容器或管道,使用方便,费用低,废水对环境污染小。另外,清洗剂还应根据污物性质进行选择,这样才能取得良好的清洗效果。

2.1.1碱性清洗剂

由不同成分碱性无机化合物(如磷酸盐、硅酸盐)及氢氧化钠氢氧化钾和表面活性剂构成。①氢氧化钠,为强碱,易于潮解,具有很好的有机物溶解能力,脂肪皂化能力和强烈的杀菌效果,具有较强腐蚀性,添加浓度为2±0.5%,具有很好的清洗效果。在氢氧化钠溶液中添加表面活性剂,能够大大提高清洗效果。②磷酸钠,水溶液呈碱性,乳化剂,对铝、锡有腐蚀性,有刺激性,全磷对环保不利。

2.1.2酸性清洗剂

酸性清洗剂主要有硫酸、硝酸、磷酸和各种有机酸,不能长期使用酸性清洗剂(对不锈钢设备有腐蚀作用)。酸能溶解无机类沉淀物,如啤酒石、水垢等,啤酒石是由80%无机物(草酸钙和磷酸钙)和20%有机物(蛋白质、鞣酸、酒花树脂)组成。清除啤酒石的最佳物质是稀释后的硝酸(0.5%-1.0%)或磷酸,有机酸(柠檬酸、醋酸、酒石酸)的腐蚀性比硝酸低,具有良好的缓冲性,属于环保型清洗剂,但价格不菲。去除不锈钢或铝制容器表面的啤酒石用硝酸,钢制容器的啤酒石用可以用硫酸或氨基磺酸(无论使用何种酸性清洗剂均是定期清洗)。

2.2 杀菌剂

啤酒厂使用的杀菌剂应该无毒无味没有腐蚀性,在现代化的生产车间,啤酒罐的体积越来越大,为了防止抽真空现象发生,一般不采用热杀菌,而是通过物理或化学方法来实现杀菌。

2.2.1碱性化学杀菌剂

碱性化学杀菌剂主要成分是氯(次氯酸盐),一般使用次氯酸钠,二氧化氯(clo2),氯化的磷酸三钠(含有效氯3.5%)三异氰尿酸等。次氯酸钠碱性溶液通常含有10%-15%的活性氯,对铝、不锈钢有腐蚀作用。

2.2.2酸性杀菌剂

酸性杀菌剂的主要成分是具有氧化作用的过氧化氢、醋酸和过氧乙酸等。其中包括:①含氯的水溶液,水中活性氯浓度达到200mg/l以上时,具有杀菌作用;②双氧水,浓度达到300ppm以上时具有杀菌作用,原因是能释放出原子态的氧;③硝酸浓度达到3‰时也具有杀菌作用;④过氧乙酸,啤酒厂使用的应是稀释后的商品,其作用原理如下:

ch3coo•oh h2o → ch3cooh h2o2

h2o [o]

2.2.3含碘杀菌剂

含碘杀菌剂具有以下优点,腐蚀性小,无毒,对啤酒风味无影响,其成分通常含有元素碘,一种湿润剂和一种酸(如磷酸)湿润剂能大量减少碘的致污性和腐蚀性,游离碘浓度12.5-25mg/kg即能达到有效的杀菌作用。

2.3 cip系统

原位清洗法主要用于大的密闭容器,如发酵罐、贮酒罐、糖化锅、麦汁煮沸锅、回旋沉淀槽等大容量设备,其原理是将清洗液喷射到整个容器内表面,从而进行清洗和杀菌。

2.3.1 cip系统设计要点

①贮罐容积至少应满足清洗泵10min工作流量要求。②cip系统若需回流泵才能达到回流循环时,回流泵的能力比洗涤泵高20℅-30℅,以防止cip液在系统中积存。③贮灌应设溢流口和排气孔。④酸碱及其它有腐蚀性介质的贮罐,有明显安全标志。⑤罐内应有液位计、温度计、显示仪表。⑥酸碱、灭菌剂等罐应设取样阀,定期检查浓度,并定期检测其自身的污染程度。⑦洗涤站距离发酵罐距离不等,到达发酵罐回有压降,洗涤压力要以进罐压力为准,增加变频,防止压力过高雾化,过低达不到清洗要求。

2.3.2 发酵罐清洗注意要点;

①做到空罐既唰的原则,不要停留时间太长,刷罐时取样口、排气口,旁孔做到随同刷洗。②采用旋转式洗罐器,保证洗罐器旋转正常,③清洗前对罐进行置换,排除二氧化碳气体,保证碱液的有效浓度④开罐检查,以检查发酵罐罐体、顶部是否冲洗干净,罐顶的防腐层是否完整,⑤每次刷洗前要检查洗涤器是否堵塞,喷嘴是否脱落,可将洗涤器拆下,用高压自来水检查洗涤器的洗涤效果。⑥备用有效期为八小时,超期后,24小时使用前用消毒剂或无菌水重新洗涤,超过24小时,使用前重新cip。⑧所有热水、碱水管道必须采取保温措施,避免传输过程中热能损失。⑨洗球安装位置对顶部的清洗效果影响很大,合理长度为从罐顶到洗球连杆长度为0.8-1.0米。⑩泵送压力控制在0.5mpa以上,雷诺准数re≥2500.⑩把一些表面活性成分的添加剂加入到碱液中增强洗涤效果。节省cip清洗时间,提高设备利用率。

2.3.3 发酵罐区卫生

①进入发酵区应有鞋底消毒池,消毒液为0。03℅的高锰酸钾溶液,②消毒液每天更换一次。③冷凝固物、酵母排放后应保持地面干净,无异味。④车间取样时应使用专用容器盛装所排下的发酵液,并保持地面洁净。⑤发酵罐各出口及阀门应经常用75%酒精清洗,保持洁净。⑥取样阀、旁孔和锥底的消毒必须使用专用的容器,如不锈刚闷头等对阀门进行密封,在丝扣内注满75℅的酒精或甲醛对阀门进行浸泡消毒。⑦发酵罐区地面应两天撒漂白粉一次,以清洁空气。

2.3.4物料胶管卫生

①物料胶管不用时应浸泡在消毒池中。②消毒池应加盖。③消毒池杀菌剂为饱和漂白粉溶液。④消毒池水要保持清洁,当杂质较多时及时更换,一般每三天更换一次。⑤管道要完全浸泡在饱和漂白粉溶液中,不得高出液面。⑥管道使用前用热水浸泡2小时,排放后,再以无菌水浸泡30分钟备用。

2.3.5 人员素质与操作

①不留长指甲,禁涂指甲油,禁止化妆后进入车间或在车间内化妆。②不得戴首饰(戒指、耳环、项链、手链、发卡等)、手表等饰物进入车间。③必须穿戴统一发放的工作服、工作鞋进入发酵区,并且应保持干净。④工作服等应穿整齐,头发不得外露。不允许将工作服、工作鞋穿到车间以外,进厕所必须换下工作服和工作鞋;⑤不允许在车间(包括更衣室、发酵区以及化验室内)有吸烟、吃零食,随地吐痰等不良行为;⑥不得带与生产无关的个人物品进入发酵区或化验室;⑦严格遵守洗手和消毒卫生规范,保证做到完全彻底,且每次出车间后再进来时均要重新洗手和消毒;⑧非发酵区人员不得擅自进入卫生区,以免交叉污染。

3. 取样检测

3.1取样阀的要求:cip清洗时清洗不到取样阀,改造为从主管道列出一软管与取样阀连接,对取样阀进行反清洗,日常取样阀使用尼龙丝头密封,内部充满75%酒精,每次取样结束,擦拭干净,酒精喷洒,尼龙密封。

3.2 规范取样操作:取样要能真实反映微生物状况,取样时手部要使用75%酒精充分杀菌,打开取样阀让样品充分流出,然后关闭取样阀,用酒精对取样阀外部擦洗干净,四周喷洒酒精,再用酒精棉灼烧杀菌,再次打开取样阀让样品流出,冷却取样阀,火焰灼烧取样瓶口,迅速防止取样口取样,取样完毕再次对瓶口及密封垫灼烧,开启取样阀门适度,防止流量过大四处飞溅。确保取样用品绝对无菌。

3.3取样时注意取样阀是否有泄露等异常现象。

3.4根据取样阀管线的长短确定相应放样时间和放样量,确保样品具有代表性。

3.5在收集过程中,本身应避免污染,然后放入无菌接收容器中。

3.6取样过程中应对所取样品进行及时、准确的标记;取样结束后,应有取样人填写完整的取样记录,并把样品存放在0~4℃冰箱中,最长不超过24小时。

六、小结:

啤酒生产过程中要防止污染必须做好以下两方面工作:

1.经常性微生物检查

制定出微生物检验规程及计划,对取样、样品处理、检验方法、检验结果的描述等作出详细规定。使检验工作规范化。微生物检验取样必须合理,样品有代表性,检测数据能反映生产的实际情况。检测内容除样品的总杂菌数、大肠菌群指标外,重点内容应加强发酵酒液的厌氧菌及有害菌的检测。

2.生产中的卫生管理

制定各工序详细的清洗、杀菌操作规程及卫生管理制度。另外,详细分析各工序的污染点,制定出检测频率,检验内容和检测指标的合格标准,以便于考核。合理选用清洗剂和杀菌剂,力求效果好,成本低,而不对产品质量和操作人员产生负面影响。酿造过程微生物控制很重要,要注意的环节很多,只要某一个环节不小心,都可能导致染菌.但是只要严格按照工艺执行,酿造过程中的微生物污染就能够得到有效的控制。