第八章果蔬发酵技术课件.ppt
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1、果蔬发酵技术果蔬发酵技术第八章第八章 果蔬发酵技术果蔬发酵技术 概述概述 第一节第一节 果酒酿造技术果酒酿造技术第二节第二节 果醋酿造技术果醋酿造技术 第三节第三节 果蔬发酵的主要设备果蔬发酵的主要设备果酒酿造技术果酒酿造技术第一节第一节 果酒酿造技术果酒酿造技术 一、一、果酒的分类果酒的分类 1以酒中含酒精量来分类 关于酒精含量(酒度)有几个定义,欧盟对酒精含量作了如下规定:酒度:在20的条件下,100个体积单位中所含有的纯酒精的体积单位数量(A)。潜在酒度:在20的条件下,100个体积单位中所含有的可转化的糖,经完全发酵能获得的纯酒精的体积单位数量(B)。总酒度(T):T=A+B。自然酒度
2、:在不添加任何物质时的总酒度。果酒酿造技术果酒酿造技术根据国际葡萄与葡萄酒组织(OIV,1996)的规定,葡萄酒只能是破碎或未破碎的新鲜葡萄果实或葡萄汁经完全或部分酒精发酵后获得的饮料,其酒度不能低于8.5(V/V)。但是,根据气候、土壤条件,葡萄品种和一些葡萄产区特殊的质量因素或传统,在一些特定的地区,葡萄酒的最低总酒度可降低到7.0(V/V)。以酒中含酒精量来分类,一般有低度果酒和高度果酒两类;(1)低度果酒:酒精含量为17以下,即俗称的17度;(2)高度果酒:酒精含量为18以上,即俗称的18度。果酒酿造技术果酒酿造技术2以酒中的含糖量来分类(1)干酒:含糖量小于或等于4g/L的葡萄酒。(
3、2)半干酒:含糖量大于干酒,最高为12g/L的葡萄酒。(3)半甜酒:含糖量大于半干酒,最高为45g/L的葡萄酒。(4)甜酒:含糖量大于45g/L的葡萄酒。果酒酿造技术果酒酿造技术3以制作方法分类(1)发酵果酒 将果实经过一定处理,取其汁液,经酒精发酵和陈酿而制成。发酵果酒不需要经过蒸馏,不需要在酒精发酵之前对原料进行糖化处理。(2)蒸馏果酒 也称果子白酒,是将水果进行酒精发酵后再经过蒸馏而得到的酒,又名白兰地。(3)加料果酒 以发酵果酒为酒基,加入植物性芳香物等增香物质或药材等制成。(4)起泡果酒 根据制作原料和加工方法的不同可将其分为香槟酒和汽酒。香槟酒是一种含二氧化碳的白葡萄酒,汽酒则是在
4、配制果酒中人工充入二氧化碳而制成的一种果酒。(5)配制果酒 也称果露酒,是以配制的方法仿拟发酵果酒而制成的,通常是将果实或果皮和鲜花等用酒精或白酒浸泡提取,或用果汁加酒精,再加入糖分、香精及色素等调配而成。(6)鸡尾酒 是用多种各具色彩的果酒按比例配制而成的。果酒酿造技术果酒酿造技术4以二氧化碳含量(以压力表示)和加工工艺分类(1)平静葡萄酒(静酒)在20时,二氧化碳压力小于0.05MPa的葡萄酒为平静葡萄酒。(2)起泡葡萄酒 在20时,二氧化碳压力等于或大于0.05MPa的葡萄酒为起泡葡萄酒。当二氧化碳压力在0.050.25MPa时,称为低起泡葡萄酒或葡萄汽酒;当二氧化碳压力等于或大于0.3
5、5Mpa(瓶容量小于0.25L,二氧化碳压力等于或大于0.3Mpa)时,称为高起泡葡萄酒;当二氧化碳全部来源于葡萄原酒经密闭(于瓶或发酵罐中)自然发酵产生时,称为天然起泡葡萄酒;当二氧化碳是人为加入时,称为加气起泡(人工起泡)葡萄酒。果酒酿造技术果酒酿造技术5按原料颜色深浅或成品葡萄酒的颜色分类(1)红葡萄酒 用红葡萄带皮发酵而成,酒液含有果皮或果肉中的有色物质,酒的颜色呈自然深宝石红、宝石红或紫红、石榴红。(2)白葡萄酒 用白葡萄或皮红肉白的葡萄分离发酵制成。酒的颜色近似无色、浅黄、金黄、禾秆黄等。凡具有深黄、土黄、棕黄和褐黄等色,均不符合白葡萄酒色泽的要求。(3)桃红葡萄酒 用带色的红葡萄
6、短时间浸提或分离发酵制成。酒的颜色为桃红色或浅玫瑰红色。凡色泽过深或过浅的均不符合桃红葡萄酒的要求。果酒酿造技术果酒酿造技术二、果酒酿造原理二、果酒酿造原理1酒精发酵机理果酒的酒精发酵是指果汁中所含的己糖,在酵母菌的一系列酶的作用下,通过复杂的化学变化,最终产生乙醇和二氧化碳的过程。简单反应式为:C6H12O62CH3CH2OH+2CO2酵母菌的酒精发酵过程为厌氧发酵,所以发酵要在密闭无氧的条件下进行。如果有空气存在,酵母菌就不能完全进行酒精发酵作用,而部分进行呼吸作用,把糖转化成CO2和水,使酒精产量减少。果酒酿造技术果酒酿造技术(1)酒精发酵的主要过程葡萄糖磷酸化,生成活泼的1,6-二磷酸
7、果糖。1分子l,6-二磷酸果糖分解为2分子的磷酸丙酮。3-磷酸甘油醛转变成丙酮酸。丙酮酸脱羧生成乙醛,乙醛在乙醇脱氢酶的催化下,还原成乙醇。(2)酒精发酵的主要副产物甘油 主要是在发酵时由磷酸二羟丙酮转化而来,也有一部分是由酵母细胞所含的卵磷脂分解而形成。甘油可赋予果酒以清甜味,并且可使果酒口味圆润,在葡萄酒中甘油的含量约为610mg/L。果酒酿造技术果酒酿造技术乙醛 主要是发酵过程中丙酮酸脱羧而产生的,也可能是发酵以外由乙醇氧化而产生。葡萄酒中乙醛含量为0.020.6mg/L,有时可达0.3mg/L。游离的乙醛存在会使果酒具有不良的氧化味。用二氧化硫处理会消除此味。醋酸 主要是乙醛氧化而生成
8、,乙醇可氧化生成醋酸。但在无氧条件下,乙醇的氧化很少。醋酸为挥发酸,风味强烈,在果酒中含量不宜过多。一般在正常发酵情况下,果酒的醋酸含量只有0.20.3g/L。醋酸在陈酿时可以生成酯类物质,赋予果酒以香味。琥珀酸 主要是由乙醛反应生成的,或者是由谷氨酸脱氨、脱羧并氧化而生成。琥珀酸的存在可增进果酒的爽口性。琥珀酸在葡萄酒中含量一般低于1.0g/L。果酒酿造技术果酒酿造技术乳酸 在葡萄酒中,其含量一般低于1g/L。主要来源于酒精发酵和苹果酸-乳酸发酵。高级醇 在葡萄酒中的含量很低,但它是构成葡萄酒二类香气的主要物质。如含量过高,可使酒具有不愉快的粗糙感,且使人头痛致醉。高级醇在葡萄酒中的高级醇有
9、异丙醇、异戊醇、异丁醇、活性戊醇、丁醇等,主要由代谢过程中的氨基酸、六碳糖及低分子酸生成。酯类 主要是由有机酸和醇发生酯化反应产生的。葡萄酒中的酯类物质可分为两大类,第一类为生化酯类,它们是在发酵过程中形成的,其中最重要的为乙酸乙酯,即使含量很少(0.150.20g/L),也具有酸味。第二类为化学酯类,它们是在陈酿过程中形成的,其含量可达1g/L。果酒酿造技术果酒酿造技术化学酯类的种类很多,是构成葡萄酒三类香气的主要物质。一般把葡萄酒的香气分为三大类:第一类是果香,它是葡萄本身具有的香气,又叫一类香气;第二类是发酵过程中形成的香气,为酒香,又叫二类香气;第三类是葡萄酒在陈酿过程中形成的香气,为
10、陈酒香,又叫三类香气。此外,还有一些由酒精发酵的中间产物(丙酮酸)所产生的具有不同味感的物质,如:具辣味的甲酸,具烟味的延胡索酸,具榛子味的乙酸酮酐等。在发酵过程中,还有一些来自酵母细胞本身的含氮物质及其所产生的高级醇,它们是异丙醇、正丙醇、异戊醇和丁醇等。这些醇的含量很低,但它们是构成果酒香气的主要成分。果酒在酒精发酵过程中所产生的酒精达到一定浓度时,就可以抑制或杀死其他有害的微生物,使果酒得以长期保存。果酒酿造技术果酒酿造技术 2果酒发酵微生物 凡是霉菌和细菌等有害微生物的存在和参与,必然会造成酿造的失败。酵母菌是果酒发酵的主要微生物,而酵母的种类很多,其生理功能各异,有良好的发酵菌种,也
11、有危害性的菌种存在。果酒酿制需选择优良的酵母菌进行酒精发酵,同时防止杂菌的参与。果酒发酵的优良酵母菌品种是葡萄酒酵母菌,它具备优良酵母菌的主要特征:发酵能力强,可使酒精度达到1216,发酵效率高,可将果汁中的糖分充分发酵转化成酒精;抗逆性强,能在经二氧化硫处理的果汁中进行繁殖和发酵,在发酵中可产生芳香物质,赋予果酒的特殊风味。果酒酿造技术果酒酿造技术 果实上常附着大量的野生酵母,随破碎压榨带入果汁中参与酒精发酵。常见的品种有巴氏酵母菌和尖端酵母菌(又名柠檬型酵母菌)等。这些酵母菌的抗硫力较强。但其发酵力较弱,只能发酵到45(体积分数)酒精度,该酵母即被杀死。生产中常采用大量接种优良酵母菌,使在
12、果汁中形成优势来控制野生酵母的活动。空气中的产膜酵母(又名伪酵母或酒花酵母菌)、圆酵母、醋酸菌以及其他菌类也常侵入发酵池或罐内活动。它们常于果汁发酵前或发酵势较弱时,在发酵液表面繁殖并生成一层灰白色的或暗黄色的菌丝膜。它们很强的氧化代谢力将糖和乙醇分解为挥发性酸和醛等物质,干扰正常的发酵进行。由于这些杂菌的繁殖需要充足的氧气;且其抗硫力弱,在生产上常采用减少空气,加强硫处理和接种大量的优良酵母菌等措施来消灭或抑制其活动。果酒酿造技术果酒酿造技术 (1)葡萄酒酿造中的主要酵母菌种有:真酵母 a酿酒酵母:酿酒酵母细胞为椭圆形,89m。产酒精能力(即可产生的最大酒精度)强(17);转化1(V/V)酒
13、精需1718g/L糖,抗SO2能力强(250mg/L)。酿酒酵母在葡萄酒酿造过程中占有重要的地位,它可将葡萄汁中绝大部分的糖转化为酒精。b贝酵母:贝酵母和葡萄酒酵母的形状和大小相似,它的产酒精能力更强,在酒精发酵后期,主要是贝酵母把葡萄汁中的糖转化为酒精。它抗SO2的能力也强(250mg/L)。但贝酵母可引起瓶内发酵。c戴尔有孢圆酵母:戴尔有孢圆酵母细胞小,近圆形(6.5m5.5m),产酒精能力为814,它的主要特点是能缓慢地发酵大量的糖。果酒酿造技术果酒酿造技术 非产孢酵母 a柠檬形克勒克氏酵母:柠檬形克勒克氏酵母大量存在于葡萄汁中,它与酿酒酵母一起占葡萄汁中酵母总量的8090。它的主要特征
14、是产酒精能力低(45),产酒精效率低(1的酒精需糖2122gL),形成的挥发酸多。但它对SO2极为敏感,故可用SO2处理的方式将它除去。b星形假丝酵母:星形假丝酵母细胞小,椭圆形,产酒精能力为1011,主要存在于感灰腐病的葡萄汁中。果酒酿造技术果酒酿造技术(2)在酒精发酵过程中酵母菌种类的变化 在酒精发酵过程中,不同的酵母菌种在不同阶段产生作用,好像“接力赛”一样。酒精发酵的触发主要是非产孢酵母的活动,如克氏酵母属的柠檬形克勒克氏酵母和圆酵母属的星形球拟酵母。随着发酵过程的推移,酿酒酵母开始占据优势,由于它的活动和酒精的产生,柠檬形克勒克氏酵母和星形假丝酵母的数量大幅度下降,作用也随之减弱。酿
15、酒酵母由于它的高产酒精能力,其优势可一直保持到发酵结束。随着糖分的降低,酿酒酵母占的比例下降,酒精发酵的完成主要依赖于产酒精能力强的贝酵母。果酒酿造技术果酒酿造技术3影响酒精发酵的主要因素(1)温度葡萄酒酵母菌的生长繁殖与酒精发酵的最适温度为2030,如果温度继续升高达到35时,其繁殖速度迅速下降,酵母菌呈“疲劳”状态,酒精发酵有可能停止。酵母不再繁殖而且死亡时的温度大多为3540。果酒发酵有低温发酵和高温发酵之分。20以下为低温发酵,30以上则为高温发酵。后者的发酵时间短,酒味粗糙,杂醇、醋酸等生成量多。发酵速度与温度:在2030的温度范围内,当温度在20时酵母菌的繁殖速度加快,在30时达到
16、最大值,每升高1,发酵速度就可提高10。但是,发酵速度越快,停止发酵越早,因为在这种情况下,酵母菌的疲劳现象出现较早。产生酒精的效率就越低,产生的副产物就越多。果酒酿造技术果酒酿造技术发酵温度与产酒精效率:在一定范围内,温度越高,酵母菌的发酵速度越快,产酒精效率越低,而生成的酒度就越低。当温度35时,温度越高,开始发酵越快;温度越低,糖分转化越完全,生成的酒度越高(表8-1)。温度()开始发酵时间最终酒度(VV)108d16.2156d15.8204d15.2253d14.53036h10.23524h6.0表8-1同一葡萄汁在不同温度条件下的发酵情况 果酒酿造技术果酒酿造技术发酵临界温度:当
17、发酵温度达到一定值时,酵母菌不再繁殖,并且死亡,这一温度就称为发酵临界温度。由于发酵临界温度受许多因素如通风、基质的含糖量、酵母菌的种类及其营养条件等的影响,所以很难将某一特定的温度确定为发酵临界温度。在实践中常用“危险温区”这一概念来警示温度的控制,在一般情况下,发酵危险温区为3235。在控制和调节发酵温度时,应尽量避免温度进入危险区,而不能在温度进入危险区以后才开始降温,因为这时酵母菌的活动能力和繁殖能力已经降低。一般将35的高温称为果酒的临界温度,这是果酒发酵需避免的不利条件。果酒酿造技术果酒酿造技术(2)酸度(pH)酵母菌在中性或微酸性条件下发酵能力最强,但以pH46最好。而实际生产中
18、,为了抑制细菌生长,控制在pH3.33.5为佳。当pH下降至2.6以下时,酵母菌也会停止繁殖和发酵。(3)空气(通风,给氧)酵母菌繁殖需要氧,在完全无氧条件下,酵母菌只能繁殖几代,然后就停止。在有氧气条件下,酵母菌生长发育旺盛,大量地繁殖个体。而在缺氧条件下,个体繁殖被明显抑制,同时促进了酒精发酵。在果酒发酵初期,宜适当多供给些氧气,以增加酵母菌之个体数。一般在破碎和压榨过程中所溶入果汁中氧气已经足够酵母菌发育繁殖之所需,只有在酵母菌发育停滞时,才通过倒桶(罐)适量补充氧气。如果供氧气太多,会使酵母菌进行好气活动而大量损失酒精。如果缺氧时间过长,多数酵母菌就会死亡。因此,果酒发酵一般是在密闭条
19、件下进行。果酒酿造技术果酒酿造技术(4)糖分酵母菌生长繁殖和酒精发酵都需要糖,糖浓度为2以上时酵母菌活动旺盛进行,当糖分超过25时则会抑制酵母菌活动,如果达到60以上时由于糖的高渗透压作用,酒精发酵停止。因此生产含酒精度较高的果酒时,可采用分次加糖的方法,这样可缩短发酵时间,保证发酵的正常进行。(5)酒精和二氧化碳酒精和二氧化碳都是发酵产物,它们对酵母的生长和发酵都有抑制作用。酒精对酵母的抑制作用因菌株、细胞活力及温度而异,在发酵过程中对酒精的耐受性差别即是酵母菌菌群更替转化的自然手段。一般在正常发酵生产中,经过发酵产生的酒精,不会超过1516。果酒酿造技术果酒酿造技术在发酵过程中二氧化碳的压
20、力达到0.8MPa时,能停止酵母菌的生长繁殖;当二氧化碳的压力达到1.4MPa时,酒精发酵停止;到二氧化碳的压力达到3MPa时,酵母菌死亡。(6)二氧化硫葡萄酒酵母菌具有较强的抗二氧化硫能力,可耐1gL的SO2。当原料果汁中游离二氧化硫含量为l0mgL时,对酵母没有明显作用,而对大多数有害微生物却有抑制作用;当二氧化硫为2030mgL时也只能延迟发酵进程610h;二氧化硫为50mgL时,延迟发酵进程1824 h;而其他微生物则完全被杀死。葡萄酒发酵时,根据葡萄原料的好坏及酿制酒的类型不同,二氧化硫的使用量为30120mgL。果酒酿造技术果酒酿造技术(7)其他因素 促进因素 和高等动物一样,酵母
21、需要生物素、吡哆醇、硫胺素、泛酸、内消旋环己六醇、烟酰胺,它还需要甾醇和长链脂肪酸。基质中糖的含量等于或高于20gL,促进酒精发酵。酵母繁殖还需供给氨基酸、游离氨基酸等氮源。抑制因素 如果基质中糖的含量高于30,酵母菌因失水而降低其活动能力;如果糖的含量大于6065,酒精发酵根本不能进行。乙醇的抑制作用与酵母菌种类有关,有的酵母菌在酒精含量为4时就停止活动,而优良的葡萄酒酵母则可抵抗1617%的酒精。此外,高浓度的乙醛、SO2、CO2以及辛酸、癸酸等都是酒精发酵的抑制因素。果酒酿造技术果酒酿造技术4果酒发酵、陈酿过程中的化学变化酵母菌酒精发酵的总反应式为:C6H12O6+2ADP+2Pi2CH
22、5OH+2CO2+2AIP(1)酒精发酵的化学反应糖分子的裂解a己糖磷酸化 已糖磷酸化是通过己糖磷酸化酶和磷酸糖异构酶的作用,将葡萄糖和果糖转化为1,6-二磷酸果糖的过程。果酒酿造技术果酒酿造技术b1,6-二磷酸果糖分解 1,6-二磷酸果糖在醛缩酶的作用下分解为磷酸甘油醛和磷酸二羟丙酮;由于磷酸甘油醛将参加下一阶段的反应,磷酸二羟丙酮将转化为磷酸甘油醛,所以在这一过程中,只形成磷酸甘油醛一种。c3-磷酸甘油醛氧化为丙酮酸 3-磷酸甘油醛在氧化还原酶的作用下,转化为3-磷酸甘油,后者在变位酶的作用下转化为2-磷酸甘油酸;2-磷酸甘油酸在稀醇化酶的作用下,先形成烯醇式磷酸丙酮酸,然后转化为丙酮酸。
23、丙酮酸的分解 丙酮酸首先在丙酮酸脱羧酶的催化下脱去羧基,生成乙醛和二氧化碳,乙醛则在氧化还原的情况下还原为乙醇,同时将3-磷酸甘油醛氧化为3-磷酸甘油酸。果酒酿造技术果酒酿造技术甘油发酵 在酒精发酵开始时,参加3-磷酸甘油醛转化为3-磷酸甘油酸这一反应,所必需的NAD是通过磷酸二羟丙酮的氧化作用来提供的。这一氧化作用要伴随着甘油的产生。每当磷酸二羟丙酮氧化一分子NADH2,就形成一分子甘油,这一过程称为甘油发酵。在这一过程中,由于将乙醛还原为乙醇所需的两个氢原子(由NADH2提供)已被用于形成甘油,所以乙醛不能继续进行酒精发酵反应。因此,乙醛和丙酮酸形成其他的副产物。实际上,在发酵开始时,酒精
24、发酵和甘油发酵同时进行,而且甘油发酵占优势。以后酒精发酵则逐渐加强并占绝对优势,而甘油发酵减弱,但并不完全。乙醇发酵中,还常有甘油、乙醛、醋酸、乳酸和高级醇等副产物,它们对果酒的风味、品质影响很大。果酒酿造技术果酒酿造技术(2)陈酿 果酒完成发酵后,必须经过陈酿澄清,消除酵母味和CO2刺激味,使不良物质减少或消除,以使果酒风味醇和芳香,酒液清澈色美、清晰透明。这一过程称酒的老熟或陈酿。成熟葡萄酒经氧化还原等化学反应,以及聚合沉淀等物理化学反应,使其中不良风味物质减少,芳香物质增加,蛋白质、聚合度大的单宁、果胶、酒石等沉淀析出,风味改善、酒体变澄清,口味醇和。这一过程需610个月甚至更长。此过程
25、中氧化作用为主,故适当地接触空气,有利于酒的成熟。果酒酿造技术果酒酿造技术老化老化阶段在成熟阶段结束后,一直到成品装瓶前,这个过程是在隔绝空气的条件下,即无氧状态下形成的。随着酒中含氧量的减少,氧化还原电势也随之而降低,经过还原作用,不但使葡萄酒增加芳香物质,同时也逐渐产生了陈酒香气,使酒的滋味变得较柔和。衰老此时品质开始下降,特殊的果香成分减少,酒石酸和苹果酸相对减少,乳酸增加,使酒体在某种程度上受到一定的影响,故葡萄酒的贮存期也不能一概以长而论。果酒酿造技术果酒酿造技术(3)陈酿过程中的变化酯化反应 果酒中所含有机酸和乙醇在一定温度下发生酯化反应生成酯和水。影响酯化反应的因素很多,主要有温
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