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酵母扩培

添加15,146字节, 2017年1月3日 (二) 02:26
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===卡式培养===
卡式罐在使用前先将棉花过滤器卸下用纸包好,放在干燥箱中升温到150~170℃,杀菌2小时,待罐杀菌后再安装。
另外,将卡式罐中加水半满或三分之一,放在电炉上加热45~60分钟,使蒸汽由侧管、曲颈长管口喷出,而后停止加热,将罐内废水从侧管放出,随即将玻璃棒烧灼杀菌插入胶皮管,以及把已经干燥杀菌的棉花过滤器安装好;或将已洗刷干净的卡式罐曲颈长管口和侧管口,用脱脂消毒棉花和牛皮纸包扎牢,一并放入干燥箱中升温到150℃,杀菌2小时备用。
待罐冷却后由上侧管加入半量的麦芽汁,另外再多加1/7~1/5补充水,将玻璃棒(或夹)和棉花过滤器取下,用上述方法加热45~60分钟,使蒸汽由侧管喷出,而后加上玻璃塞,使蒸汽由曲颈长管喷出10~15分钟,停止加热,即刻将棉花过滤器装上,而后使麦汁放置于冰箱或冷房间内慢慢冷却至接种温度备用。麦汁中增添1L无菌水,以补充水分的蒸发。
 
卡式罐中的培养液放置一天后应再行杀菌一次,而后再经过一天,即可进行移种;或将已加好麦汁的卡式罐、侧管口和曲颈长管口用脱脂消毒棉、牛皮纸包好,用腊线捆扎牢,放入消毒釜内常压消毒1小时,隔天再行消毒一次,这样间歇杀菌消毒3次即可。
 
移种钱,先将巴氏瓶和卡式罐的外部用浸透75%酒精的脱脂棉擦洗杀菌。而后再将巴氏瓶中的沉淀酵母震荡起来,使之混合均匀。随后将巴氏瓶的侧管用酒精灯火焰杀菌,同时把侧管上胶皮赛和玻璃棒拔下,即刻用浸透75%酒精的脱脂棉包住管口。用同样方法将卡式罐上方侧管的玻璃棒拔出来,并及时将巴氏瓶的钢管与卡式罐侧管上的胶皮管连接起来,然后不断地摇动巴氏瓶,使瓶内带有酵母的培养液慢慢地全部加入到卡式罐中。接种量为100~200ml,通过取样阀上的无菌空气接头,使无菌空气通过垂直升液管从底部进入麦汁以促进酵母繁殖。若以达到期望的酵母细胞数,则将经过空气过滤机的压缩空气压入,酵母菌液经过垂直升液管和取样阀被压出,送入汉生罐。
 
在把酵母液倒入到卡式罐的同时,由于巴氏瓶的曲颈长管端有空气吸入,为了防止杂菌随空气进入,必须不断地以火焰对曲颈长管末端进行加热杀菌,这样还可以加速酵母液流入卡式罐。
 
待接种结束后用浸透酒精的脱脂棉包住卡式罐胶皮管,然后将巴氏瓶的侧管拔出,同时用已杀菌过的玻璃棒堵住胶皮管,并把卡式罐侧管周围用75%酒精杀菌,然后加以摇动,使酵母液和麦汁混合均匀。使用后,卡式罐必须拆开用清洗剂进行人工清洗,并于使用前检查过滤器是否清洁和完好。
 
卡式罐一般接入1~2个巴氏瓶的酵母液,摇动混合均匀后,置于15~20℃保温3~5天,即可进行扩大培养,可供约100L麦汁发酵用。一般情况下,卡式罐的最大工作压力为0.5MPa。
 
===实验室扩培的注意事项===
*清洁灭菌
:一切培养用具必须彻底洗刷干净,利用150~170℃热空气进行干热灭菌2.5小时。培养用的培养基,卡式罐应使用现场加酒花的麦汁,利用蒸汽间歇灭菌后,在25℃保温箱中保温2~3天,证明无误然后方可使用。
 
*操作工作
:棉花赛制作不要过紧或过松,利用玻璃棒堵胶皮管时,所用的玻璃棒要合适。在每次震荡时,不要过于剧烈,以防液体泡沫溢出污染棉塞,否则不但妨碍空气的进入,而且有被污染的可能。
 
*培养管理
:*每次移植接种后,应将残留液以显微镜检查酵母的形态和检查是否有其他杂菌,如无异状培养酵母应做酵母的性质试验,一般只做[[死亡温度试验]]即可。如认为酵母细胞有异常,应及时停止不用,重新再做。
:*随着每个阶段的扩大培养,培养温度逐步降低,以适应现场情况。
:*每个阶段的扩大培养,均应做平行培养,富氏瓶4~5个,巴氏瓶2~3个,卡式罐2个,择优用于现场扩大培养。
:*培养基在巴氏瓶以前浓度为8~10°P麦汁,卡式罐以后,浓度为10~12°P的加酒花麦汁。
=车间酵母扩培=
车间继续进行的酵母扩培可以在下述设备中进行:酵母扩培设备、开放式扩培容器。在卡式罐培养后,酵母进入现场扩大培养。酵母扩大繁殖的方法可根据工厂具体条件进行。大型啤酒厂,一般都有汉生罐培养设备,可连续使用一种酵母,反复培养而不换种,在正常情况下,汉生罐每1~2年培养一次即可。小型啤酒厂,没有专用的酵母培养设备,可根据工厂具体情况,直接利用卡式罐内的酵母在繁殖桶内进行扩大培养,也可以得到质量较好的酵母。缺点是开口繁殖阶段多,容易污染。但是,啤酒厂种子酵母连续使用几代后,分析酵母或性时发现,刚开始酵母活性随使用代数的增加而增加,但当使用至一定代数后,随着代数的增加啤酒质量的一些性质发生不好的改变。因此,通常生产高级啤酒的酵母选用3~4代,而生产一般啤酒使用的酵母代数为6~8代。 考虑到在工厂实际中种子酵母长时间连续使用受到其总的生理状态的限制,同时也受到其他微生物污染的限制,因此,有些啤酒厂为了保持生产中不断提供新鲜强装的酵母,一般每月一次从实验室阶段开始重新培养酵母。利用几只密闭、具有夹套的繁殖桶,逐步加以扩大培养,夹套用以杀菌、冷却和保温,避免了微生物污染的机会,这样虽然扩大培养比较繁琐,但生产质量和啤酒质量得到了保证。 ===车间酵母扩培的顺序===卡式罐 → 汉生罐 → 酵母培养槽 → 酵母繁殖槽 → 发酵罐 ===开放式酵母扩培===由于汉生罐几乎只存在于大型啤酒厂中,精酿啤酒由于产量的限制,不会使用到此等大型设备,所以这里不进行介绍。只介绍开放式酵母扩培方式。 生产规模较小的啤酒厂一般不配置专用的酵母纯种扩培设备,有的往往直接从大啤酒厂购买酵母泥。以这种方式进行生产,虽然启动生产很方便,但由于容器卫生和运输问题,实际上很难保证酵母的卫生和质量。在这种情况下,啤酒厂可以自行实施简易的酵母扩培。 *传统的开放式酵母扩培方法:其工作方式与实验室的扩培大致相同。从试管到小三角瓶,再从小三角瓶到大三角瓶,酵母数量逐步扩大。最后用带盖的金属容器进行扩培,然后进行生产。 :从试管到三角瓶的酵母培养要使用无菌麦汁,之后的培养过程则全部使用生产麦汁。 *小罐式酵母培养法:这种扩培方法是,酵母在一个容易清洗的金属罐中增殖培养。根据生产规模,也可以使用多个罐。但其中一个必须作为原种罐,用于下一次扩培。此种方法简单、方便,是一种很实用的酵母扩培方法。 :操作方法如下::将一个罐彻底清洗干净,用蒸汽灭菌,然后接入20L经高温灭菌的无酒花麦汁,在大约20℃温度下,酵母很快增殖,并形成丰富的泡沫。这时,把罐中的酵母培养液分别加入到另外4个已注入冷却麦汁的罐中,经过大约2~4天的培养后,各个罐中的酵母培养液已经达到高泡阶段。这时,应及时将3个罐中的酵母液倒入已经彻底清洗灭菌的纯种培养罐中。第四个罐中的酵母培养液则用于下一批次的扩培接种。此过程可在一定时间内重复进行。 =酵母扩培的要求=*酵母数:酵母发酵速度与细胞数成正比。在培养过程中,酵母细胞数最大值能达到(54~100)×10<sup>6</sup>个ml,培养罐中酵母数可达到(50~65)×10<sup>6</sup>个ml,为得到较多酵母,应注意:麦汁组成应合适;每次追加麦汁后均需要适量通风,使溶解氧含量达到(8~10mg/L);为使酵母适应低温发酵要求,每扩大一次,温度应逐步降低。 *追加麦芽汁倍数:为得到良好的酵母,在培养的每个阶段添加麦汁的多少需要十分注意。发酵旺盛、速度快,一般不易被杂菌感染;发酵速度慢,则往往易为杂菌感染,导致培养工作失败。因此,若发酵起发慢就不要追加麦汁,等起发接近旺盛期时再追加。简易方法是用开放式发酵,极易感染,在追加麦汁时要注意麦汁稀释倍数。合适的稀释倍数为1~4倍,稀释后细胞数为8~10<sup>6</sup>个/ml。 *酵母出芽率:酵母出芽率高低,代表酵母数增殖的变化情况,及酵母是否健壮。一般在添加麦汁后,出芽率急骤增大,这是因为营养物质和含氧量适合的缘故。在积极出芽期间,酵母的平均菌龄不变,任何时候50%的细胞没有芽痕显出,25%显出一个芽痕,12.5%显出两个芽痕。如果在老的培养物里,就不那么明显了。保存在25℃啤酒中的培养酵母,其平均菌龄约在9天之后,那些带有大量芽痕的老细胞就自溶了。经过对数期后,出芽率逐渐降低而发酵速度却逐渐增加。进入旺盛发酵期,如不及时倒罐加入新麦汁,则有可能发酵生成乙醇多,造成少量酵母衰老,对酵母继续扩大培养不利。一般在开放式繁殖罐倒出时,细胞出芽率为20%~30%,糖度为7.5%~8.0%,故一般掌握24小时追加麦汁或进行倒罐是合理的。 *[[美蓝染色]]率:新培养酵母美蓝染色细胞极少,一般要求在1%以下,随接种代数增多,或培养条件不适宜,会造成酵母美蓝染色率增加。 *镜检和保存试验:扩大培养过程中,每次接完菌种,应将剩余酵母液进行显微镜检查,同时接入酵母液培养基中做保存试验,以了解酵母中有无杂菌感染。如发现感染,应立即重新培养。 =纯种酵母扩培存在的问题=酵母扩培实际上是一个综合概念,在不同方面存在着各种看法。因此,有必要进一步考虑经常出现的问题。 *酵母扩培装置的设计要求:为了达到酵母扩培的目的,即在最短时间内获得细胞数高、质量均一的酵母,在设计酵母扩培装置时,必须使其与啤酒厂具体工作条件相适应。 :酵母扩培装置的基本要求如下::*达到足够的通风和氧气饱和,至于采用连续或者间断方法,取决于相应的通风循环;:*在扩培罐中进行均匀的混合与分布,保证酵母细胞、麦汁和气泡之间的剧烈接触;:*在扩培阶段以及在扩培结束冷却到接种温度时适当进行温度控制;:*在良好的微生物条件下扩培;:*合适的测量和调节技术,保证可再现的流程。 *酵母扩培中的酵母管理:酵母扩培的根本任务:在无菌条件下和最短时间内产生尽可能多的酵母。 :良好的酵母管理可以确保发酵和贮酒阶段完美的进程,从而保证顺畅的啤酒生产。应该在完美的微生物条件下和最短的时间内生产处质量均匀的酵母,所生产处的酵母应该具有很高的发酵能力、较低的死酵母数(<1%),细胞数介于0.1亿~0.15亿个/ml。 :良好的发酵罐里对发酵进程、后熟、啤酒的可滤性、抗染菌能力以及啤酒质量具有特别积极的影响。 *是否有必要对麦汁再次杀菌:有些啤酒厂的扩培罐虽然带有麦汁加热装置,但在实际生产中可不必对麦汁进行再次杀菌。建议在去酵母间的官道上安装热交换器对麦汁进行巴士杀菌。当然,是否进行杀菌,还取决于各个啤酒厂的工作条件。 *确定数量的最适合方法:基本上存在三种可能性:压差测量、称重和流量测量。 :采用压差测量时,必须把底部的压力传感器放在合适的位置上,否则将导致在显示装置上出现压力波动。选择测量仪器时,必须保证在较低数量下也能做出反应。 :计量称可以准确地确定重量。但必须采用弹性连接,管道连接处不能受力,这对机械连接和结构提出了更高的要求,投资费用也较高。 :如果确定采用流量测量,必须注意,不能使混合物中存在气泡和泡沫,必须考虑合适的流量计。 *对酵母进行通风:通入无菌空气,一方面为了补充所需要的氧气,另一方面为了排除产生的二氧化碳气体。在实际生产中,可以采用不同的通风方式。 :实际工作中经常采用的通风方式如下::*每5分钟通风1分钟;:*前24小时内每15分钟通风1分钟,后24小时每5分钟通风1分钟;:*通风量最高为120L/分钟,使麦汁中的氧含量达到10~15mg/L。 *最佳扩培温度:建议在扩培时温度保持在15℃,然后缓慢降温到10℃(实际生产中,常常把扩培温度保持在20℃,扩培结束时冷却至接种温度)。(这里应该是指的下面酵母) *应该达到多少细胞数:传统扩培的目的是达到(0.8~1.0)×10<sup>8</sup>个/ml细胞数。细胞数不能超过1.5×10<sup>8</sup>个/ml,否则,由于受到麦汁中营养成分的限制,将导致酵母营养不良。 *酵母扩培质量:酵母数不能超过1.5×10<sup>8</sup>个/ml。必须注意,接种酵母中的死细胞数不能>1%,接种浓度介于(0.8~1.0)×10<sup>8</sup>个/ml细胞数。同化结束时应该达到以下指标:ph3.8~4.2,乙醇含量为1.0%~2.0%(重量比),二氧化碳含量为0.5~1.5kg/kg。死细胞数<1%(甲基蓝)。
[[文件*同化的取用时间:酵母扩培设备.jpg]]根据各项报告表明,可以在24小时候取用总体积的80%~85%。如果能保持酵母扩培的流程条件,可以保持24小时的循环周期。
扩培过程中每一个酵母细胞均必须形成自身质量几倍的新细胞,扩培结束时,纯种酵母细胞的浓度可达到100=酵母繁殖室、酵母繁殖罐和酵母接种器=酵母繁殖室大部分建立在冷却室旁边,而且发酵室在上面,这样可使冷却麦汁利用位差,自然流入繁殖罐繁殖。发酵室需要有良好的保温层,以减少冷气的损耗,繁殖发酵是可不开窗,并设有双重门,这样可使发酵室不易受外界气温影响而变化。酵母繁殖室室温大都保持在7~140百万个/ml。为了完成如此艰巨的任务,酵母除需要麦汁中拥有足够的营养成分外,还特别需要氧气,这是因为:*形成有机化合物需要能量。*酵母主要通过有氧呼吸获取增殖所需的能量,无氧发酵时收获的能量远远不够。*酵母的呼吸代谢过程必需氧的参与。而高糖含量会组织呼吸过程,所以无限制地提高供氧量也没有意义。*所供氧气必须分配良好,能够让每一个细胞都得到供给。*实际生产中必须通入过量的氧,但是没有溶解、快速溢出的氧气是无法通过渗透作用来给细胞供氧的,而且只会带来不必要的泡沫问题。9℃,并有空气过滤设施。
=酵母扩培设备与操作过程=酵母扩培设备由不同规格的密闭不锈钢罐组成。在这些罐中所进行的扩大培养直至达到发酵池或发酵罐接种所需的酵母添加量为止。扩培方法有多种。酵母繁殖罐内不设冷却管,其总容量至少应能容纳一昼夜所产生的最高麦汁量。酵母繁殖罐和发酵罐一样,内部表面必须平整,以利于洗刷彻底,避免细菌污染。采用酵母繁殖罐作用,是为了获得新鲜与强装的酵母细胞,因为生产商留用的酵母难免有部分细胞已经衰老死亡,通常使添加的酵母细胞在酵母繁殖罐内迅速繁殖,倒罐时,可使冷却麦汁中的冷凝沉淀物和酵母中的死细胞分离,以期发酵旺盛,并酿造出口味优良的啤酒。
酵母扩培设备由一个麦汁灭菌罐和一个增殖罐组成。麦汁灭菌罐负责对待发酵的麦汁进行灭菌并加以冷却。而酵母增殖以逐级扩大的方式在不同大小的增殖罐中进行,直到拥有锥罐所需的接种量。酵母接种器的容量一般为100~200L或更大一些。使用时,先采用少量6~10℃麦汁加在麦汁接种器内,接种酵母后,通入压缩空气,充分搅拌均匀,促使酵母在添加到酵母繁殖罐后,很快出芽繁殖。
以下几点对酵母纯种培养很重要:=自酿啤酒简易酵母扩培方式=*进入增殖罐以前,一切工作都必须在无菌条件下进行。否则以后根本无法去除这些污染微生物,因为它们的生存条件大多与酵母一样。*强烈通入无菌空气是酵母迅速生长的前提,只有这样才能培养出健壮且发酵力强的酵母。自酿啤酒一般产量很小,酵母也不是十分昂贵,不需要扩培也可以酿造出很好的啤酒(甚至是不进行水合,直接投放酵母粉到麦汁中)。不进行扩培的好处在于::*在20~25℃时,酵母繁殖速度要比低温时快。但酵母培养温度要逐步下降到车间所选用温度,以便在生产中达到完全的发酵能力。从酵母厂商拿到的酵母可以保证质量的统一性;:*纯种培养要选用打出麦汁,因为其中的酒花苦味物质有抑制杂菌污染的作用。减少酵母污染的机会;
操作过程如下:*将麦汁装入灭菌罐中,在100℃下灭菌至少30分钟以杀死所有微生物。灭菌后,将麦汁冷却至14~16℃。*将酵母加入酵母增殖罐中。若增殖罐有各种规格,则首先在无菌条件下将卡式罐中的酵母添加到最小的增殖罐中。倒罐时首先必须将取样阀处的两个开口用火焰灭菌,以避免污染。为使酵母加快增殖,麦汁必须强烈而通风。为此需将麦汁从灭菌罐中泵入增殖罐,达到酵母罐所需的容积后,再对酵母罐进行外体循环并同时通风。容积这两利用压力传感器来完成。*大约一天以后(24~36小时),培养液达到高泡期(对数生长期)。此时,需在无菌条件下,将培养液泵入下一个更大的、装有无菌麦汁的增殖罐中。该过程一直重复进行至达到所需的酵母量为止。*当增殖罐中达到最高酵母量时,将此时正处于高泡期的嫩啤酒泵入发酵罐中。为确保最佳的发酵过程,需要在倒罐时再次进行强烈通风。通常把自酿啤酒的扩培或水合后的泥装酵母悬液称之为“酵母启子”,寓意为启动发酵的杠杆,不论是单纯的水合或者酵母的扩培,都有助于启动发酵工作。
增殖罐中药保留一定量的处于高泡期的残液。立即加入无菌麦汁后又可以开始下一次酵母增殖过程。清晰增殖罐之前,必须完全排空增殖罐。*水合:我们使用的最多的是真空包装的酵母粉,这些酵母通过脱去自由水处理后像种子一样暂时失去了生物活性,但是当干瘪的酵母菌在吸足了水分后又会重新恢复活性,这个过程称之为酵母的水和过程。各酵母厂商一般都有推荐的水合说明,可以按照推荐的方式进行操作即可达到唤醒酵母的目的。一般情况下有以下几个步骤::*准备一个三角瓶或者其他容器杀菌消毒后备用;:*首先将酵母从冰箱中取出,在室温中等待温度达到与室温一致;:*准备十倍于酵母粉用量的无菌水(不能使用蒸馏水、反渗透的纯水等,就使用煮过的普通的水),并将水温控制在25℃~28℃(看酵母说明书来决定实际的温度);:*将酵母粉投入到无菌水中,轻轻摇匀(一定要轻,严禁大力搅拌,以免产生的剪切力损伤到酵母细胞,一般情况下只要稍加晃动即可,或者干脆就不搅拌),放置15分钟,然后再次轻轻晃动,使酵母液均匀后再放置10分钟;:*将溶液调整到接近待投放的麦汁温度;:*将酵母细胞倒入发酵罐中;:*也可以使用略低于目标麦汁浓度的无菌麦汁替代无菌水,这样的环境与实际环境更加相似,对酵母最终移植进入发酵罐中有缓冲作用。
采用该追加式扩培方法能够在实际生产条件下、在较短时间间隔内连续进行纯种扩培,由此达到均匀的酵母质量。*扩培:如果采用扩培,首先需要了解所用酵母的数据,最重要的莫过于“细胞数/g”,一般酵母的说明书上都有表明。其次我们需要计算目标酵母的数量,这主要根据我们目标的麦汁比重、麦汁的容积来决定。:这里有一个概念就是酵母细胞投放率,简单地说就是:细胞数/ml/°P,这样的一个数据,这个数据决定着最终需要的酵母总量。最大的分子就是细胞数,所以越多的产量和越高的比重就需要越多的酵母数。如何计算可以参考这里的[[http://www.brewersfriend.com/yeast-pitch-rate-and-starter-calculator/ 工具]]
所有啤酒厂都要尽可能使每次接种时的酵母处于最佳状态。众所周知,使用对数生长期的酵母来发酵具有许多优点,如,起发快,发酵时间短,ph下降快,双乙酰还原快且完全,啤酒口味纯正、圆润。:扩培的步骤::*准备一个三角瓶或者其他容器杀菌消毒后备用;:*首先将酵母从冰箱中取出,在室温中等待温度达到与室温一致;:*进行水合操作;:*准备经过计算出来的足够的、对应浓度的麦汁放入三角瓶中,并将温度控制在25℃~28℃(看酵母说明书来决定实际的温度);:*然后将水合后的酵母投放到准备好的麦汁中;:*将三角瓶口用消毒脱脂棉塞住;:*放置到一个恒温25℃~28℃的环境中(一般与实际发酵温度相同即可);:*如果有搅拌器最好,开启搅拌器,中速搅拌;如果没有搅拌器,则需要更长的时间和多次摇动加大空气流通以及让酵母细胞悬浮;:*24小时候后即可使用(有磁力搅拌器的情况),如果没有磁力搅拌器可以适当延长扩培的时间;:*将扩培后的酵母液放置30分钟以上(≤4小时),以让酵母细胞沉淀到瓶底,然后倒去上部的清液后剩下的就是酵母细胞;:*调整温度保持与投放的麦汁温度基本一致;:*将酵母细胞投入带发酵的麦汁中;
根据扩培时的不同接种方式又可将扩培工艺划分为两大类:扩培的好处在于::*将一部分处于高泡期的培养液在接种结束后保留在增殖罐中,加入新麦汁后又可重新开始增殖过程。该工艺被称为同化工艺。提高酵母活体细胞的数量;:*或者再从头开始纯种培养过程,这意味着增殖罐最后被完全排空。该工艺被称为一罐法。将旺盛期的酵母投放到麦汁中,可以迅速启动发酵,提升发酵效率;:*减少麦汁充氧的难度,因为不需要太多的有氧呼吸阶段;:*更多的麦汁物质被用于无氧发酵,产生更多的酒精;:*节约一些成本:)
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