精釀啤酒設(shè)備的發(fā)酵是一個(gè)復(fù)雜的生化和物質(zhì)轉(zhuǎn)化過(guò)程。酵母的主要代謝產(chǎn)物和發(fā)酵副產(chǎn)物： -乙醇和二氧化碳，醇類、醛類、酸類、酯類、酮類和硫化物等物質(zhì)。這些發(fā)酵產(chǎn)物決定了啤酒的風(fēng)味、泡沫、色澤和穩(wěn)定性等各項(xiàng)理化性能，賦予啤酒以典型特色。
啤酒發(fā)酵因所用酵母不同，可分為上面發(fā)酵和下面發(fā)酵兩種類型。
-
上面發(fā)酵型啤酒采用上面酵母和較高的發(fā)酵溫度16～22℃；
-
下面發(fā)酵型啤酒采用下面酵母和較低的發(fā)酵溫度7～12℃。
1、整個(gè)發(fā)酵過(guò)程可大致分為3個(gè)階段：
（1）酵母適應(yīng)階段；
（2）有氧呼吸階段；
（3）無(wú)氧發(fā)酵階段。
2、由于發(fā)酵過(guò)程連續(xù)進(jìn)行，所以應(yīng)將主酵和后酵中的發(fā)酵變化看作一個(gè)相互關(guān)聯(lián)的過(guò)程。發(fā)酵期間通過(guò)酵母新陳代謝形成的副產(chǎn)物起著特殊的作用，這些副產(chǎn)物中的某些物質(zhì)部分又被重新分解。
3、這些副產(chǎn)物的形成和部分分解與酵母的新陳代謝密切相關(guān)，因此要引起注意。
1、由葡萄糖發(fā)酵生成乙醇的總反應(yīng)式為：
C6H12O6 + 2ADP + 2H3PO4→2CH3CH2OH + 2CO2 + 2ATP + 113kJ
2、葡萄糖酒精發(fā)酵的生化機(jī)制是酒精制造和酒類釀造最基礎(chǔ)的理論。
3、對(duì)啤酒釀造來(lái)說(shuō)，除發(fā)酵代謝產(chǎn)物酒精和CO2是組成啤酒的最主要成分外，代謝過(guò)程中的EMP途徑還是許多代謝產(chǎn)物生成的基礎(chǔ)，因而熟知這個(gè)過(guò)程對(duì)研究其他啤酒風(fēng)味成分也十分重要。
四、糖類的代謝
1、麥汁營(yíng)養(yǎng)豐富，為酵母細(xì)胞提供了良好的生存環(huán)境。酵母在麥汁中吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，排泄代謝產(chǎn)物。糖類物質(zhì)約占麥汁浸出物的90％，其中葡萄糖、果糖、蔗糖、麥芽糖、麥芽三糖和棉子糖稱為可發(fā)酵性糖，是啤酒酵母的主要碳素營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，也是發(fā)酵中可利用的物質(zhì)。
2、麥汁中的DP9－DP12糊精、麥芽四糖、麥芽五糖至麥芽九糖等均為不可發(fā)酵性糖，又稱非糖。在實(shí)際生產(chǎn)中糖與非糖的比例一般控制為7：3較合適。
3、生產(chǎn)淡色啤酒，可發(fā)酵性糖含量略高，發(fā)酵度高，口味清爽；
4、生產(chǎn)濃色啤酒，其非糖比例略高一些，以增加它的醇厚感。
五、影響糖的轉(zhuǎn)化速度的因素
1. 麥汁特性：發(fā)酵速度首先取決于麥汁中冷凝固物和熱凝固物的分離程度、麥汁通氧量以及麥汁的組成。
2. 發(fā)酵溫度：酒精發(fā)酵速度隨溫度上升明顯加快，而低溫下發(fā)酵速度會(huì)減慢。
3. 酵母濃度：酵母細(xì)胞和麥汁之間的接觸面積對(duì)于物質(zhì)轉(zhuǎn)化非常重要。接觸面積隨酵母細(xì)胞濃度的增加而擴(kuò)大。酵母量用細(xì)胞數(shù)個(gè)/ ml表示。酵母細(xì)胞數(shù)在生長(zhǎng)最旺盛階段可達(dá)3~4×107個(gè)/ ml，在某些工藝過(guò)程中甚至高達(dá)108個(gè)／ml。
4. 機(jī)械作用：機(jī)械運(yùn)動(dòng)如循環(huán)、攪拌等，可加強(qiáng)酵母細(xì)胞和麥汁的接觸，使發(fā)酵劇烈進(jìn)行。
5. 酵母菌種：發(fā)酵速度也是每個(gè)酵母菌種的遺傳特性，不同酵母菌種的發(fā)酵速度也不相同。
6. 壓力：在發(fā)酵過(guò)程中，壓力不斷上升，這會(huì)使發(fā)酵、酵母增殖和發(fā)酵副產(chǎn)物的形成逐漸停止。原因是溶解在啤酒中的CO2量及壓力在不斷增加。
六、氮類物質(zhì)的代謝
1、生長(zhǎng)旺盛的酵母需要吸收氮元素，在發(fā)酵起始階段，酵母直接吸收氨基酸；在發(fā)酵階段主要是氨基酸通過(guò)轉(zhuǎn)化而產(chǎn)生新物質(zhì)，用于合成細(xì)胞的蛋白質(zhì)和其他的含氮化合物。
2、麥汁中含有氨基酸、肽類、蛋白質(zhì)、嘌呤、嘧啶以及其他多種含氮物質(zhì)。這些含氮物質(zhì)很重要，可供酵母繁殖同化之用，并且對(duì)啤酒的理化性能和風(fēng)味特點(diǎn)起主導(dǎo)作用。
七、發(fā)酵副產(chǎn)物可分為以下兩類
1、生青味物質(zhì)（雙乙酰、醛、硫化物）：這些物質(zhì)賦予啤酒不純正、不成熟、不協(xié)調(diào)的口味和氣味。濃度高時(shí)對(duì)啤酒質(zhì)量具有不利影響。
它們可在主酵和后酵進(jìn)程中通過(guò)生化途徑從啤酒中分離去，這也是啤酒后酵的目的。
2、芳香物質(zhì)（高級(jí)醇、酯）：這些物質(zhì)主要決定啤酒的香味。在一定濃度范圍內(nèi)，它們的存在是優(yōu)質(zhì)啤酒的前提條件。
與生青味物質(zhì)相反，芳香物質(zhì)不能通過(guò)工藝技術(shù)途徑從啤酒中去除。