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家庭自酿啤酒瓶中发酵的计算

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bdf518 发表于 2018-7-20 13:40:48 | 显示全部楼层 |阅读模式
bdf518
2018-7-20 13:40:48 1563 0 看全部
发酵完成后的啤酒中加入糖,装瓶后可以利用其再发酵产生的气体使啤酒就有杀口感。如果糖加多了,发酵反应产生的二氧化碳气体量就会太高,升高瓶中的压力。如果压力太高,轻者啤酒瓶盖被顶开,重者酒瓶发生爆瓶。如果太低了,啤酒喝到嘴里没有新鲜感,入过期的“死”啤酒。所以我们有必要学会如何计算和控制瓶中发酵所产生的二氧化碳的气体量。发酵产生的气体数量是可以根据糖分的多少来控制的。那么,我们就有了两个问题:

第一,啤酒中需要多少气体才能满足我们需要的杀口感?
第二,需要添加多少糖才能达到目标气体量?

各类啤酒中的二氧化碳量

杀口感觉同啤酒中溶入的二氧化碳气体的体积直接相关。各种不同风格的啤酒其所需要的杀口感也不同。 各种不同风格的啤酒其所需要的杀口感也不同。一些比较浓厚的啤酒,尤其是绵绵的像奶油似的啤酒,杀口感要低,拉格、小麦啤酒等清淡型啤酒的杀口感高一些。啤酒中的气体体积的单位为“克每升”,(g/l)。
  
该表格中所使用的气体数量单位是“体积数”(volume)。其定义为在一个大气压下,0℃时,如果将1个体积的啤酒中的全部气体移入真空系统中,该气体所占的体积数。如果1瓶啤酒的气体体积数为2.5,那么释放出来的气体可以填充2.5个啤酒瓶的体积。如果啤酒的体积为20升,而我们成功地将50升二氧化碳溶入这20升啤酒中,此时啤酒的杀口力度为2.5个体积数。
  

瓶中发酵蔗糖用量的计算

如果我们酿制的是小麦啤酒,根据表15.1,当希望其中的二氧化碳含量为3.0个体积数时,可以通过加入蔗糖进行瓶中发酵来达到这个杀口力度。所需要的蔗糖量可以通过蔗糖发酵的化学反应式来计算。

蔗糖+水=4乙醇+4二氧化碳

从反应式中可以看到,1个分子的蔗糖可以产生4个分子的二氧化碳。通过换算(具体换算方法参见中学化学课本),342克蔗糖可以产生89.6升的二氧化碳。如果我们使用X克的蔗糖,则,X÷342=Y×V÷342,换算为:X=342×V×Y÷89.6

式中:
Y------二氧化碳的体积数;
X------无水蔗糖的重量(克);
V------啤酒的体积(升)。

根据表15.1,在速成班中酿制的小麦酵母啤酒的理想气体体积数为2.8~5.1。如果我们酿造的总体积为20升,希望通过加入蔗糖来提高其杀口力度至3.0个体积数,我们需要的蔗糖重量为:X=342×3.0×20÷89.6=229(克)。

在主发酵完成之后,啤酒中其实已经含有发酵过程中产生的部分二氧化碳气体了。我们的发酵罐是与大气相通的,内部气压保持为1个大气压。此时啤酒中的二氧化碳气体含量只与温度有关。温度与啤酒中气体体积数的关系见下表:
温度(℃)        气体体积数
0
1.7
2        1.6
4        1.5
6        1.4
8        1.3
10        1.2
12        1.12
14        1.05
16        0.99
18        0.93
20        0.88
22        0.83


比如我们发酵的温度保持在20℃,啤酒中容纳的二氧化碳气体体积数为0.88。再加上我们投入的100克蔗糖,根据公式计算,最后气体的含量应该在
(89.6×100)÷(342×20)+0.88=2.19个气体体积数,还不能符合表15.1中小麦啤酒的气体含量要求。如果我们需要啤酒最后的气体体积积数为3.0,扣除啤酒中已有的气体体积数0.88,我们希望通过二次发酵再增加2.12个气体体积数的二氧化碳来达到3.0。使用公式,我们可以计算出还需要添加:342×2.12×20÷89.6=161(克)蔗糖。

根据我们日常的经验,越冰的啤酒,酒体中的含气量越高。这是因为啤酒中气体的含量与温度和压力有关。根据我们使用的蔗糖量,所产生的3.0个体积数的二氧化碳实际上并没有全部溶入啤酒中。其中的一部分会扩散在啤酒瓶的上方空间中。温度越低,就会有更多的气体溶入啤酒中,啤酒的杀口力度越高。如果有可能测量啤酒的气体压力和啤酒瓶的温度,我们就可以 计算出酒体中真实的气体含量。但是这一切对于家酿啤酒师来说有一定的难度。所以我们上面介绍的计算方法也就是只能提供一个指导性的方向。在这个基础上,我们可以根据每次酿造后的口感结果,判断是增加还是减少糖的使用量。
  
正因为啤酒中的气体会扩散到酒瓶上方的空间里,而且温度越高从酒液里扩散出来的气体越多,酒瓶上方压力越大,所以在装瓶的时候不要装的太满。最好装到瓶颈⅓的地方,留下其余的⅔,防止高温时爆瓶。还要注意的是,在上述计算中,我们假设啤酒中不含有可以继续发酵的糖。实际上啤酒中都或多或少地含有未发酵完的糖分,这些糖分进入啤酒瓶后会继续产生气体,增加啤酒最终的气体体积数。所以,家酿时一般都需要2~3周的发酵时间,等糖分都消耗完了之后才装瓶。如果酿制高浓度的啤酒,这个时间可能更长。

最后一个要注意的是,在公式中我们计算的是无水蔗糖的重量。如果蔗糖含有水,或者是结晶水,或者如果你使用其他的糖类,该计算式无效。

如果你懒得连计算都不想做,那就按照这个比例加入糖:每升啤酒中加入4克糖可以升高1个体积数。比如20升中需要提高2.12个体积数的气体,则需要添加2.12×4×20=169.6(克)糖,与上面计算的161.8克差不多。

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