之前我们有讨论过利用生物方法去减少双乙酰对啤酒成品的影响。今天我们探讨一下工业上如何消弭这一影响。

使用固定酵母连续发酵法减少双乙酰

在工业应用上，会用到连续发酵（Continuous fermentation）搭配固定酵母（Immobilized Yeast）工艺的方法减少双乙酰。

连续发酵

连续发酵法是20世纪70年代诞生的一种技术。最开始的目的就是为了更加高效率地生产乙醇。连续发酵，不同于单桶发酵技术，最大限度避免酵母的生长期，迟缓期和成熟期，而是直接进入发酵阶段，并且可以一直发酵而不停止。

其原理就是将培养基（也就是麦芽汁）以一定速率流入反应器内（也就是发酵罐），同时以固定速率流出发酵液。通过工业控制可以找到流入、流出与发酵率之间的最优解。

上图就为多罐连续发酵，将不同发酵度的发酵液经过多个发酵罐发酵。这样可以保持连续的发酵进程而不停止。当然也有单桶，下面会讲到。

尽管上面提到，可以找到流入/流出与发酵率之间的最优解。但传统的连续发酵工艺，发酵度不高依旧是个问题，其中一个解决方法就是多罐，但成本很高；且连续补充麦芽汁、桶于桶之间交换发酵液等容易导致染菌。所以就引入了固定化酵母这个工艺。

固定化酵母

固定化酵母的原理是，将酵母集中固定在载体上，让其进行快速繁殖，使载体上聚集高浓度的酵母细胞。流经这些高浓度酵母聚合体的麦芽汁，麦芽汁中的葡萄糖会被快速消耗并转化为乙醇（及一些副产物）。

固定酵母的方法，会有所不同。吸附法，使用谷物纤维（玉米芯、使用过的谷物壳）作为酵母载体，这类属于吸附；而最常用，包括家酿都可以使用的是包埋法，使用海藻酸钠（微溶于水）作为载体，进行酵母固定化。

被固定的酵母浓度很高，加上不断繁殖而游离出的酵母，发酵罐的酵母总浓度比非固定化酵母的批次更高。固定酵母的浓度可以去到非固定酵母浓度的1.5-2倍，所以反应速度更加迅速，某些研究表明发酵时间可以从几天减到一天甚至十几个小时；而高浓度的酵母可以有效抑制杂菌的滋生；加上收集方便，方便重复利用。

但被固定的酵母始终会受限于载体的面积大小，生长率有所下降，所以一般是经过培育后再进行使用。而固定酵母用于普通的酿酒中，始终不太适合，因为其快速的反应，容易导致其他副产物的失控。

目前比较常用的固定酵母连续发酵方法，是使用气升环流反应器（Gas Lift Reactor），如下图所示，是一个双桶结构，一个用于发酵，一个用于成熟。R1反应器里塞满了被固定的酵母及其载体（载体为废弃谷物），底部充气，侧部进麦芽汁，气体压力让麦芽汁运动起来，在预先塞满了固定酵母里形成环流，避免某一区域酒精浓度过高导致发酵缓慢。

上图另外一个反应器，R3，也塞满了被固定的酵母及其载体（玉米芯），用于啤酒成熟。这里就没有使用环流，而是使用填充的方法进行成熟。

两个桶均为底部入原料，顶部出反应物，是因为当液位升高的时候，酒精比水轻，可判断最上层的液体已经经过了固定化酵母的发酵，所以顶部出产物。

那么为什么与双乙酰相关呢？其实R3里的啤酒成熟原理和普通的成熟差不多，双乙酰休止也是如此。不过由于酵母浓度更高，加上可以采用环流式反应器，使α-乙酰乳酸均匀被降解，所以效率会更高。