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  數(shù)以百計(jì)的化合物的最終混合決定了啤酒的口味。有些化合物的量很少，但也會(huì)嚴(yán)重影響啤酒的整體風(fēng)味。麥汁的成分確定了最終產(chǎn)品中化合物可能的比例，但發(fā)酵是產(chǎn)生化合物并且適當(dāng)混合以釀造出優(yōu)質(zhì)啤酒的過程。簡言之，發(fā)酵就是將糖轉(zhuǎn)化為酒精和二氧化碳，但是發(fā)酵實(shí)際上是產(chǎn)生許多化合物的非常復(fù)雜的過程。通過將酵母這種有生命的微生物加入到麥汁來完成這個(gè)轉(zhuǎn)化過程。

  酵母細(xì)胞通過所謂“芽殖"過程進(jìn)行繁殖。在此過程中，酵母細(xì)胞在細(xì)胞壁上形成許多氣泡狀的突起。母細(xì)胞上的突起形成子細(xì)胞，并且某些母細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核物質(zhì)可以穿過細(xì)胞壁到達(dá)子細(xì)胞。根據(jù)酵母菌株的不同，母細(xì)胞和子細(xì)胞可能連在一起，或者明確地分成獨(dú)立的細(xì)胞。子細(xì)胞繼續(xù)用同樣的方式繁殖，并導(dǎo)致酵母細(xì)胞總數(shù)的增長。

  主發(fā)酵過程分為兩個(gè)階段：一個(gè)簡短的起發(fā)期或休眠期和一個(gè)對數(shù)生長期。從微生物學(xué)的觀點(diǎn)看，還有一些階段與酵母生長有關(guān)，但是它們不屬于啤酒釀造工藝的一部分。

酵母生長階段

起發(fā)期

  通氧發(fā)酵的麥汁在進(jìn)入發(fā)酵罐后，就開始準(zhǔn)備細(xì)胞生長的步。在起發(fā)階段，也稱為潛伏期或誘導(dǎo)期，不存在直觀的活動(dòng)或酵母生長。在此期間，酵母開始吸收細(xì)胞生長所需的氧氣、養(yǎng)分和礦物質(zhì)。此時(shí)不產(chǎn)生其他細(xì)胞。酵母使用麥汁中的氧氣和養(yǎng)分產(chǎn)生繁殖所需的化合物。

  起發(fā)期通常非常簡短，但是可持續(xù)24小時(shí)，具體依賴于酵母細(xì)胞的健康程度和發(fā)育能力以及開始時(shí)的溫度。起發(fā)期在細(xì)胞次分化時(shí)結(jié)束。此時(shí)，細(xì)胞開始加速分化，而且酵母細(xì)胞總數(shù)隨時(shí)間增加。然后，酵母進(jìn)入稱為對數(shù)生長期的快速生長期。

對數(shù)生長期

  酵母開始繁殖時(shí)，發(fā)酵速度隨著新細(xì)胞的形成而快速增加。每個(gè)原始酵母細(xì)胞分化產(chǎn)生2個(gè)細(xì)胞。然后每個(gè)細(xì)胞分化，總共形成4個(gè)細(xì)胞。4個(gè)細(xì)胞再次分化，產(chǎn)生8個(gè)細(xì)胞，如此循環(huán)往復(fù)。

  在對數(shù)生長期，酵母細(xì)胞的數(shù)量成對數(shù)增加。在加速的初期后，如圖圖 17所示，生長速度基本為常數(shù)。發(fā)酵罐中的酵母細(xì)胞數(shù)從開始時(shí)的約每毫升2千萬上升到每毫升8千萬至1億2千萬。根據(jù)發(fā)酵溫度，在80-100小時(shí)內(nèi)達(dá)到峰值細(xì)胞數(shù)。對數(shù)生長期受限于麥汁中可消耗的養(yǎng)分?jǐn)?shù)量。按照設(shè)計(jì)，制約的養(yǎng)分為氧氣。

其它階段

  如果毫無干預(yù)地繼續(xù)發(fā)酵過程，則酵母生長在固定期后將經(jīng)歷減速期，并最后經(jīng)歷一個(gè)細(xì)胞總數(shù)下降的階段。

  緊隨著對數(shù)生長期后，當(dāng)死亡細(xì)胞數(shù)和新形成的細(xì)胞數(shù)近似相等時(shí)，細(xì)胞總數(shù)會(huì)達(dá)到平衡狀態(tài)。最后，由于發(fā)酵副產(chǎn)品中毒素的濃度增大，死亡細(xì)胞數(shù)超過生成的細(xì)胞數(shù)，細(xì)胞總數(shù)就會(huì)下降。由于我們有意在對數(shù)生長末期去掉酵母并將啤酒從發(fā)酵罐轉(zhuǎn)移，所以這些階段不是啤酒釀造主發(fā)酵工藝的組成部分。

主酵階段

  下表總結(jié)了大約5天中所發(fā)生的主發(fā)酵過程。在此期間，酵母細(xì)胞開始從麥汁中吸取營養(yǎng)，并將可發(fā)酵糖轉(zhuǎn)化成酒精和CO₂。如前所述，該反應(yīng)為產(chǎn)熱反應(yīng)，需要外部冷卻源來維持所需的發(fā)酵溫度。本單元以后的章節(jié)將討論這個(gè)過程。每次酵母細(xì)胞將糖分子轉(zhuǎn)化為酒精時(shí)，啤酒中的表觀浸出物的數(shù)量會(huì)減少。

  酵母細(xì)胞數(shù)達(dá)到峰值約3天后，發(fā)酵速度達(dá)到值。當(dāng)可發(fā)酵性浸出液的供給耗盡后，酵母細(xì)胞開始絮凝并沉淀到發(fā)酵罐底部，發(fā)酵速度下降。

  浸出物轉(zhuǎn)化為酒精的程度稱為發(fā)酵度。該值通常用糖度值來表示(°B)，它表示加酵母的麥汁中實(shí)際已經(jīng)開始發(fā)酵的浸出液數(shù)量。有3個(gè)特定的發(fā)酵程度值對監(jiān)控主發(fā)酵和后酵工藝非常重要：

  ?最終發(fā)酵糖度

  ?主酵糖度

  ?發(fā)酵終了外觀糖度

最終發(fā)酵糖度

對于給定的加酵母用麥汁樣品，可用于轉(zhuǎn)化的浸出物理論值。最終發(fā)酵糖度是浸出液中可通過發(fā)酵所有可發(fā)酵物質(zhì)達(dá)到的的表觀發(fā)酵程度。可通過釀造過程中產(chǎn)生的麥汁和實(shí)驗(yàn)室分析來確定其特征。通過主發(fā)酵和后酵來達(dá)到最終發(fā)酵糖度。

主酵糖度

  主酵表觀糖度是主發(fā)酵結(jié)束后，主發(fā)酵啤酒中保留的表觀浸出物的數(shù)量。如圖 18所示，在發(fā)酵期間，主發(fā)酵啤酒中的糖度不斷減少。只要發(fā)酵罐中有啤酒，而且活性酵母細(xì)胞可用來支持發(fā)酵，則浸出物的數(shù)量將會(huì)繼續(xù)減少。但是，需要將一定數(shù)量的可發(fā)酵性浸出液和酵母帶入后酵罐中，以提高后酵的活力。

  因此，當(dāng)主發(fā)酵啤酒中的糖度達(dá)到最終發(fā)酵糖度以上的預(yù)定值時(shí)（通常為1.5 – 2.5°B以上），就認(rèn)為主發(fā)酵已經(jīng)完成。在發(fā)酵序列的這個(gè)時(shí)刻，酵母開始絮凝，細(xì)胞數(shù)下降。在理想情況下，當(dāng)啤酒在目標(biāo)糖度時(shí)，而且細(xì)胞數(shù)下降到約每毫升6千萬時(shí)，應(yīng)該轉(zhuǎn)移到后酵。當(dāng)通過控制發(fā)酵罐冷卻的方法來轉(zhuǎn)移時(shí)，有可能影響釀造。

發(fā)酵終了外觀糖度

  發(fā)酵終了外觀糖度是后酵結(jié)束后，啤酒中保留的表觀浸出物的數(shù)量。過程如上圖所示，外推到后酵罐發(fā)酵結(jié)束?？梢杂^察到糖度慢慢減少，但是持續(xù)到最終的低值。發(fā)酵終了外觀糖度應(yīng)盡可能接近最終發(fā)酵糖度。由于經(jīng)濟(jì)原因，我們需要確保轉(zhuǎn)化所有可用的發(fā)酵性浸出物。同時(shí)也需要防止將浸出液帶到可能產(chǎn)生微生物和啤酒透明度問題的過濾過程中。本單元有關(guān)下面發(fā)酵的部分將詳細(xì)討論發(fā)酵終了外觀糖度和后酵工藝。