CN113100292B - 一种用于多菌种分步发酵碳酸饮品的温差混合制备工艺 - Google Patents

一种用于多菌种分步发酵碳酸饮品的温差混合制备工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于多菌种分步发酵碳酸饮品的温差混合制备工艺，包括步骤（1）将发酵原料按配方量混合，预热、均质、灭菌后接种菌种1，42℃下发酵，得到发酵液1；（2）将配方量总重0.1‑0.3%的碳酸氢钠和柠檬酸加入75℃以上的热水中，随后将发酵液1和热水同时加入发酵罐，快速冷却至40℃，接种菌种2，得到发酵液2；（3）将发酵液2和75℃以上的热水同时加入发酵罐，快速冷却，冷却至40℃后均质，接种菌种N，得到发酵液N；（4）将发酵液N罐装、高温灭菌得到成品。该工艺将低温发酵液与高温热水瞬时混合，杀灭先发酵的菌种或使其处于“沉默期”，避免了各菌种之间的竞争抑制，得到的碳酸饮品饮用安全、口感好、营养成分高，市场前景好。

Description

一种用于多菌种分步发酵碳酸饮品的温差混合制备工艺
技术领域
本发明涉及菌种发酵饮品制备技术领域，具体涉及一种用于多菌种分步发酵碳酸饮品的温差混合制备工艺。
背景技术
多菌种分步发酵碳酸饮品，是指需要分步加入至少两种菌种以及二氧化碳产生试剂，各菌种依次发酵制备得到的饮品。在该类饮品制备过程中，多种菌种之间若发生竞争抑制，多会产生有异味的物质，从而影响饮品的口感，同时，该物质多为对人体有害的物质，饮用后存在对人体造成损害的风险。以奶啤为例，现有奶啤的制备工艺依次包括乳酸菌发酵和酵母菌发酵两个阶段，当进入酵母菌发酵阶段时，乳酸杆菌跟酵母菌（假丝酵母、汉逊德巴利酵母、乳酸克鲁维酵母、毕赤酵母）发生竞争抑制，乳酸杆菌会释放出0.05%-0.5%的丁酸，丁酸有异味，影响奶啤的口感，同时会对人体造成损害。因此，为了避免乳酸杆菌与酵母菌发生竞争抑制、降低丁酸含量，可以采取进入酵母菌发酵阶段前使乳酸菌灭活的方法，如加热灭菌。但实际操作过发现，若采用加热的方式灭菌，虽然会将乳酸杆菌全部杀死，但同时会导致酸奶中热敏感活性物质——乳铁蛋白的含量从25-30mg/L降至10mg/L以下，最低可降至2-3mg/L，造成奶啤中60%-90%的营养成分的流失。
发明内容
本发明的目的是为了解决多菌种分步发酵饮品制备过程中菌种间存在竞争抑制的问题，提供一种用于多菌种分步发酵饮品的温差混合制备工艺，以期得到饮用安全、口感好、营养成分高的多菌种分步发酵饮品。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种用于多菌种分步发酵碳酸饮品的温差混合制备工艺，所述多菌种为共生时存在竞争抑制的菌种，所述工艺包括以下步骤：
步骤一、将发酵原料按配方量混合，预热、均质、灭菌后接种菌种1，于菌种1的最适宜发酵温度下进行发酵，得到发酵液1；
步骤二、将占配方量总重0.1-0.3%的碳酸氢钠和柠檬酸加入75℃以上的热水中，随后将发酵液1和75℃以上的热水同时加入发酵罐，低温发酵液1从发酵罐顶部加入，高温热水从发酵罐底部加入，然后快速冷却，冷却至35-45℃后均质，接种菌种2，进行二次发酵，得到发酵液2；
步骤三、将发酵液2罐装、高温灭菌得到饮品成品。
作为本发明技术方案的优选，所述菌种1选自乳酸杆菌中的至少一种，菌种2选自假丝酵母、汉逊德巴利酵母、乳酸克鲁维酵母、毕赤酵母4种酵母菌中的至少一种。
作为本发明的其中一个优选实施例，所述发酵碳酸饮品为奶啤。
进一步地，步骤二中，所述热水的温度为75-92℃。热水的温度原则上大于75℃即可实现杀灭乳酸杆菌的作用，但在92℃时，酸奶中乳铁蛋白的流失量在10%以下，而温度升高至93℃时，乳铁蛋白的流失量可高达25%，因此，本发明制备奶啤时热水温度优选为75-92℃，可以得到乳铁蛋白含量高的奶啤。
进一步地，步骤二中，所述热水的重量为发酵液1重量的4-5倍。
进一步地，步骤二中，所述二次发酵过程为先于42℃下发酵0-3h，然后于4℃发酵24-72h的两阶段发酵。在42℃下发酵0-3h的目的是给酵母菌提供一个有利于其生长的环境，且发酵3h后得到的奶啤酒味重，因此，还需要在4℃发酵24-72h，最后得到奶啤成品。
进一步地，所述碳酸氢钠与柠檬酸或苹果酸的质量比为1:2.3~3.5。
进一步地，所述工艺还可用于三步及三步以上发酵碳酸饮品的制备，具体为包括步骤三：将发酵液2和75℃以上的热水同时加入发酵罐，低温发酵液2从发酵罐顶部加入，高温热水从发酵罐底部加入，然后快速冷却，冷却至30-40℃后均质，接种菌种N，进行N次发酵，得到发酵液N；其中，N为菌种数量。
与现有多菌种分步发酵碳酸饮品制备工艺相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明采用温差混合的工艺制备多菌种分步发酵碳酸饮品，低温发酵液与含碳酸氢钠和柠檬酸的高温热水瞬时混合，杀灭先发酵的菌种或使其处于无法与后发酵菌种产生竞争抑制的“沉默期”，避免了各菌种之间的竞争抑制，得到的碳酸饮品饮用安全、口感好、营养成分高。
以奶啤的制备为例，约有80%的乳酸杆菌会被杀死，剩余约20%的乳酸杆菌处于尚未失活但无法与酵母菌竞争的“沉默”状态，该“沉默”期约为4小时，4小时后乳酸菌重新适应体系环境，重新进行乳酸发酵（图1）。因此，通过该温差混合方法可以避免乳酸菌与酵母菌的竞争，一方面避免因乳酸异常发酵产生丁酸，另一方面奶啤中营养成分的流失可从60%-90%降低至40%，从而得到乳铁蛋白含量高，极具营养价值的奶啤。而热水中的NaHCO3可以产生CO2，乳酸菌重新适应环境发酵时产生乳酸，使CO2释放出来产生大量气泡，从而在保持酒精浓度的前提下提升奶啤的刹口感。
2、采用本发明工艺制备的碳酸饮品起泡次数可由6-8次增加到20-30次，风味饱满，老少皆宜，具有广阔的市场前景。
附图说明
图1为现有奶啤两阶段发酵工艺与本发明温差混合工艺的混合菌生长曲线。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明工艺进行详细说明。
本发明实施例均以奶啤的乳酸杆菌、酵母菌两阶段发酵的温差混合制备工艺为例对本发明进行详细说明。以其他菌种进行多步发酵制备碳酸饮品的温差混合工艺与本发明属于同一构思，该工艺及其产品也应属于本发明的保护范围。
需要说明的是，我国生产的牛奶乳脂大多在2.9-3.9%之间，甚至还有部分更低或更高，为平衡此种现象需采用标准化生产，即将乳脂先分离出来，再重新按一定的标准重新混合，使生产出的牛奶的脂肪含量能保持在一个平衡的水准。本发明实施例中所述牛奶为采用常规工艺标准化后，乳脂含量为3.3%的牛奶。
酸奶中乳铁蛋白凝固点为pH4.6，乳酸菌发酵后体系的pH＜4.6时，酸奶会发生凝固，需要搅打后使用；且申请人在实验中发现，体系的pH为3.8-4.2时停止发酵，酸奶具有消熟口感，可以在体系中加入0.5份乳化稳定剂后搅打，打碎后用于生产奶啤，其中，乳化稳定剂的作用是防止酸奶搅打后分层。而体系的pH为5.0时停止发酵，得到粘稠度较高的液态酸奶，该液态酸奶较润口，可以直接用于奶啤生产。因此，也可以在乳酸菌发酵时间尚短、酸奶未凝固前用于生产奶啤。
实施例1
本实施例提供的奶啤的温差混合制备工艺，具体包括以下步骤：
酸奶的制备：取100份标准化后的牛奶置于发酵罐中，加入8份糖（葡萄糖:蔗糖=4:6，w/w），预热至40℃，于20Mpa下均质后巴氏灭菌，灭菌后接种0.1份保加利亚乳杆菌，于42℃下发酵9h，此时体系pH值为5.0，停止发酵，得到粘稠度较高的酸奶；
温差混合：将占牛奶和糖总重0.1%的碳酸氢钠和柠檬酸（w/w=1/2.5）加入75℃的热水中，然后将上述酸奶和400份热水同时加入发酵罐，酸奶从顶部加入，热水从底部加入，然后快速冷却，冷却至40℃，于20Mpa下均质后接种1.2份假丝酵母，然后先于42℃下发酵1h，再于4℃下发酵24h，罐装、常规高温灭菌，得到奶啤成品，该奶啤成品口感较为润口，记为P1。
实施例2
本实施例提供的奶啤的温差混合制备工艺，具体包括以下步骤：
酸奶的制备：取100份标准化后的牛奶置于发酵罐中，加入8份糖（葡萄糖:蔗糖=4:6，w/w），预热至80℃，于18Mpa下均质后巴氏灭菌，灭菌后接种0.1份保加利亚乳杆菌，于42℃下发酵9h，此时体系pH值为5.0，停止发酵，得到粘稠度较高的酸奶；
温差混合：将占牛奶和糖总重0.2%的碳酸氢钠和苹果酸（w/w=1/2.5）加入80℃的热水中，然后将上述酸奶和400份热水同时加入发酵罐，酸奶从顶部加入，热水从底部加入，然后快速冷却，冷却至40℃，于20Mpa下均质后接种1.2份汉逊德巴利酵母，然后先于42℃下发酵1h，再于4℃下发酵24h，罐装、常规高温灭菌，得到奶啤成品，该奶啤成品口感较为润口，记为P2。
实施例3
本实施例提供的奶啤的温差混合制备工艺，具体包括以下步骤：
酸奶的制备：取100份标准化后的牛奶置于发酵罐中，加入8份糖（葡萄糖:蔗糖=4:6，w/w），预热至60℃，于18Mpa下均质后巴氏灭菌，灭菌后接种0.1份保加利亚乳杆菌，于42℃下发酵12h，测量体系pH值为3.8，得到固态酸奶，将该固态酸奶加入0.5份乳化稳定剂果胶，开启搅拌装置进行搅打，打碎备用；
温差混合：将占牛奶和糖总重0.25%的碳酸氢钠和苹果酸（w/w=1/2.9）加入85℃的热水中，然后将上述酸奶和450份热水同时加入发酵罐，酸奶从顶部加入，热水从底部加入，然后快速冷却，冷却至40℃，于20Mpa下均质后接种3份乳酸克鲁维酵母，然后先于42℃下发酵1h，再于4℃下发酵24h，罐装、常规高温灭菌，得到奶啤成品，该奶啤成品刹口感浓烈，记为P3。
实施例4
本实施例提供的奶啤的温差混合制备工艺，具体包括以下步骤：
酸奶的制备：取100份标准化后的牛奶置于发酵罐中，加入8份糖（葡萄糖:蔗糖=4:6，w/w），预热至70℃，于19Mpa下均质后巴氏灭菌，灭菌后接种0.1份保加利亚乳杆菌，于42℃下发酵11h，测量体系pH值为4.2，得到固态酸奶，将该固态酸奶加入0.5份乳化稳定剂蔗糖酯，开启搅拌装置进行搅打，打碎备用；
温差混合：将占牛奶和糖总重0.25%的碳酸氢钠和柠檬酸（w/w=1/3.0）加入85℃的热水中，然后将上述酸奶和500份热水同时加入发酵罐，酸奶从顶部加入，热水从底部加入，然后快速冷却，冷却至40℃，于20Mpa下均质后接种2.4份毕赤酵母，然后先于42℃下发酵3h，再于4℃下发酵72h，罐装、常规高温灭菌，得到奶啤成品，该奶啤成品刹口感浓烈，记为P4。
以上实施例制备奶啤时未用甜味剂，而是利用乳酸菌发酵过程中产生的葡萄糖和果糖来产生甜味，利用葡萄糖发酵产生的有机酸产生酸味，得到的奶啤食用安全性更高。其中，酸奶制备过程中可用马奶、羊奶、骆驼奶等代替牛奶，从而得到不同风味的奶啤，制备工艺应用范围广，具有很好的推广应用价值。
本发明分别采用起泡性、泡沫稳定性和起泡次数为指标，对奶啤成品的起泡性能进行表征：
起泡性测定方法：在大体积量筒中加入1L奶啤，剧烈摇晃，读出奶啤与泡沫的总体积，采用该总体积与奶啤的体积之比，即起泡百分比来衡量奶啤的起泡性，起泡百分比越大，表明起泡性越好。
泡沫稳定性：在起泡性测定的基础上，将摇出泡沫的奶啤静置半小时，读出泡沫的剩余体积，以泡沫的剩余体积与原体积之比，即剩余泡沫百分比来衡量奶啤的泡沫稳定性，剩余泡沫百分比越大，表明泡沫稳定性越好。
起泡次数：在起泡性测定的基础上，将奶啤摇晃、静置，完全消泡后继续摇晃、静置，重复该过程，观测奶啤的起泡次数。起泡次数的测定以可乐和市场上现有奶啤饮料为对照进行。
对采用上述实施例制备的奶啤分别进行起泡性、泡沫稳定性和起泡次数测定，结果见表1。
Figure DEST_PATH_IMAGE001
从表1中数据可以看出，采用本发明工艺制备的奶啤起泡性能良好，起泡次数明显优于可乐和现有奶啤饮料。

Claims (3)

1.一种用于多菌种分步发酵碳酸饮品的温差混合制备工艺，其特征在于，所述多菌种为共生时存在竞争抑制的菌种，所述工艺包括以下步骤：
步骤一、将发酵原料按配方量混合，预热、均质、灭菌后接种菌种1，于菌种1的最适宜发酵温度下进行发酵，得到发酵液1；
步骤二、将占配方量总重0.1-0.3%的碳酸氢钠以及柠檬酸或苹果酸加入75℃以上的热水中，随后将发酵液1和75℃以上的热水同时加入发酵罐，低温发酵液1从发酵罐顶部加入，高温热水从发酵罐底部加入，然后快速冷却，冷却至35-45℃后均质，接种菌种2，进行二次发酵，得到发酵液2；
步骤三、将发酵液2罐装、高温灭菌得到饮品成品；
所述菌种1选自乳酸杆菌中的至少一种，菌种2选自假丝酵母、汉逊德巴利酵母、乳酸克鲁维酵母、毕赤酵母4种酵母菌中的至少一种；
所述发酵碳酸饮品为奶啤；
步骤二中，所述热水的温度为75-92℃；所述热水的重量为发酵液1重量的4-5倍。
2.如权利要求1所述的一种用于多菌种分步发酵碳酸饮品的温差混合制备工艺，其特征在于，步骤二中，所述二次发酵过程为先于42℃下发酵0-3h，然后于4℃发酵24-72h的两阶段发酵。
3.如权利要求2所述的一种用于多菌种分步发酵碳酸饮品的温差混合制备工艺，其特征在于，所述碳酸氢钠与柠檬酸或苹果酸的质量比为1:2.3~3.5。
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