數以百計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，但也會嚴重影響啤酒的整體風味。麥汁的成分確定了最終產品中化合物可能的比例，但發酵是產生化合物并且適當混合以釀造出優質啤酒的過程。簡言之，發酵就是將糖轉化為酒精和二氧化碳，但是發酵實際上是產生許多化合物的非常復雜的過程。通過將酵母這種有生命的微生物加入到麥汁來完成這個轉化過程。

  酵母細胞通過所謂“芽殖”過程進行繁殖。在此過程中，酵母細胞在細胞壁上形成許多氣泡狀的突起。母細胞上的突起形成子細胞，并且某些母細胞的細胞質和細胞核物質可以穿過細胞壁到達子細胞。根據酵母菌株的不同，母細胞和子細胞可能連在一起，或者明確地分成獨立的細胞。子細胞繼續用同樣的方式繁殖，并導致酵母細胞總數的增長。

  主發酵過程分為兩個階段：一個簡短的起發期或休眠期和一個對數生長期。從微生物學的觀點看，還有一些階段與酵母生長有關，但是它們不屬于啤酒釀造工藝的一部分。

酵母生長階段

起發期

  通氧發酵的麥汁在進入發酵罐后，就開始準備細胞生長的第一步。在起發階段，也稱為潛伏期或誘導期，不存在直觀的活動或酵母生長。在此期間，酵母開始吸收細胞生長所需的氧氣、養分和礦物質。此時不產生其他細胞。酵母使用麥汁中的氧氣和養分產生繁殖所需的化合物。

  起發期通常非常簡短，但是可持續24小時，具體依賴于酵母細胞的健康程度和發育能力以及開始時的溫度。起發期在細胞第一次分化時結束。此時，細胞開始加速分化，而且酵母細胞總數隨時間增加。然后，酵母進入稱為對數生長期的快速生長期。

對數生長期

  酵母開始繁殖時，發酵速度隨著新細胞的形成而快速增加。每個原始酵母細胞分化產生2個細胞。然后每個細胞分化，總共形成4個細胞。4個細胞再次分化，產生8個細胞，如此循環往復。

  在對數生長期，酵母細胞的數量成對數增加。在加速的初期后，如圖圖 17所示，生長速度基本為常數。發酵罐中的酵母細胞數從開始時的約每毫升2千萬上升到最高每毫升8千萬至1億2千萬。根據發酵溫度，在80-100小時內達到峰值細胞數。對數生長期受限于麥汁中可消耗的養分數量。按照設計，制約的養分為氧氣。

其它階段

  如果毫無干預地繼續發酵過程，則酵母生長在固定期后將經歷減速期，并最后經歷一個細胞總數下降的階段。

  緊隨著對數生長期后，當死亡細胞數和新形成的細胞數近似相等時，細胞總數會達到平衡狀態。最后，由于發酵副產品中毒素的濃度增大，死亡細胞數超過生成的細胞數，細胞總數就會下降。由于我們有意在對數生長末期去掉酵母并將啤酒從發酵罐轉移，所以這些階段不是啤酒釀造主發酵工藝的組成部分。

主酵階段

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

  酵母細胞數達到峰值約3天后，發酵速度達到最大值。當可發酵性浸出液的供給耗盡后，酵母細胞開始絮凝并沉淀到發酵罐底部，發酵速度下降。

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

  ?最終發酵糖度

  ?主酵糖度

  ?發酵終了外觀糖度

最終發酵糖度

對于給定的加酵母用麥汁樣品，可用于轉化的浸出物最大理論值。最終發酵糖度是浸出液中可通過發酵所有可發酵物質達到的最高的表觀發酵程度。可通過釀造過程中產生的麥汁和實驗室分析來確定其特征。通過主發酵和后酵來達到最終發酵糖度。

主酵糖度

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

  因此，當主發酵啤酒中的糖度達到最終發酵糖度以上的預定值時（通常為1.5 – 2.5°B以上），就認為主發酵已經完成。在發酵序列的這個時刻，酵母開始絮凝，細胞數下降。在理想情況下，當啤酒在目標糖度時，而且細胞數下降到約每毫升6千萬時，應該轉移到后酵。當通過控制發酵罐冷卻的方法來轉移時，有可能影響釀造。

發酵終了外觀糖度

  發酵終了外觀糖度是后酵結束后，啤酒中保留的表觀浸出物的數量。過程如上圖所示，外推到后酵罐發酵結束。可以觀察到糖度慢慢減少，但是持續到最終的低值。發酵終了外觀糖度應盡可能接近最終發酵糖度。由于經濟原因，我們需要確保轉化所有可用的發酵性浸出物。同時也需要防止將浸出液帶到可能產生微生物和啤酒透明度問題的過濾過程中。本單元有關下面發酵的部分將詳細討論發酵終了外觀糖度和后酵工藝。