古代啤酒的發酵均是自然發酵。19世紀認識到發酵是由酵母引起的，並收集、分離酵母，逐步走向純種發酵。當時采用的酵母和發酵技術均屬利用上麵發酵酵母的發酵方法，隨後分離出下麵發酵酵母，研究出了下麵發酵酵母的發酵方法。我國（從1900年建立的第一家啤酒廠）一直采用下麵發酵酵母的發酵方法。本節討論下麵發酵酵母的發酵方法。
啤酒的發酵方法可分成：分批式發酵〔傳統發酵；大容量罐發酵（單罐、多罐）〕；連續式發酵；固定化酵母發酵（分批式、連續式）。
傳統啤酒發酵分為前發酵和後發酵兩個階段，前發酵在發酵池進行（是主要的發酵過程，所以又稱主發酵）；在後發酵罐中進行後發酵。
一、前發酵
前發酵過程在前發酵間中的前發酵池中進行。
1.前發酵間及發酵設備
前發酵間一般建在地麵之上，在麥汁冷卻間的下麵，後發酵間的下麵或附近。由酵母添加室、前發酵室、酵母間三部分組成。不帶冷卻裝置的酵母繁殖池位於酵母添加室，酵母間用於回收的酵母處理、保存。
前發酵設備主要是前發酵池，早期多采用木桶，後來發展到水泥和金屬槽。前發酵池位於前發酵室，一般為敞口形式，容積一般10～100m3/個，池高2～2.5m，池充滿係數為80%。池底向出口處傾斜2%。
由於一般采用開口的發酵池，要求室內無菌（細菌總數小於300個/m3），為此在出入口處須設緩衝間，門口應有消毒池，牆壁和屋頂能耐水、耐酸堿、防黴變。地麵有1%～2%的坡度，排水暢通，便於定期清洗滅菌。
考慮安全，應安裝通風排氣裝置，能在5min內使前發酵間CO2濃度降至9mg/L以下。照明燈應該使用36V以下的安全電壓。
每1kg糖類發酵，將釋放出605kJ熱量。為維持發酵溫度和降溫，發酵池均裝有浸沉式冷卻盤管或側壁夾套冷卻裝置，發酵產生的一部分熱量會散發於發酵間，因此發酵間必須降溫控溫（一般在7～9℃）。一般采用冷風循環冷卻方式，冷風從下至上經過發酵池，發酵間走道作為冷風風道。要求牆壁和屋頂能隔熱，降低能耗，便於控製發酵溫度。
2.前發酵階段及其特征
在麥汁冷卻的同時通入無菌空氣，當一定量的冷麥汁進入到酵母繁殖池後，按0.5L/hL添加所需酵母泥並與麥汁均勻混合，直至接種麥汁全部進入到酵母繁殖池，開始5～7d的主酵過程，主酵結束後下酒，回收酵母。根據發酵液麵外觀現象（泡沫的變化），傳統的主發酵過程可分為酵母繁殖期和倒池、起泡期、高泡期、落泡期、泡蓋形成期幾個階段。
（1）酵母繁殖期麥汁和酵母進入繁殖池後，開始進行酵母繁殖，在接種後的12～16h，當發酵液麵上形成一層白色、細膩、薄的泡沫層，並覆蓋在整個發酵液液麵上時，即可倒池。由於酵母繁殖池的出口處有一個帶孔的短管（俗稱酵母檔），防止倒池時沉澱的冷凝固物又被帶入前發酵液中。倒池完畢後，拆下酵母檔，清洗滅菌酵母繁殖池。
通過酵母繁殖和倒池，使酵母活化並渡過停滯期，進行酵母繁殖。通過倒池可分離冷凝固物和死酵母。接種24h後，糖度下降0.3%～0.5%、pH下降0.25～0.30、溫度上升0.5～1℃。
（2）起泡期倒池4～6h後，發酵池四周出現白色泡沫，逐漸擁向中間，覆蓋住整個液麵。泡沫潔白細膩，慢慢增厚而緊密，形狀似菜花形，高度10～15cm。溫度上升0.5～0.8℃/d；（不降溫），糖度下降0.3～0.5°P/d，一般保持1～2d。
（3）高泡期發酵1～2d後，泡沫繼續增高，最高可達30～40cm，泡沫形狀呈卷曲狀，類似浪花、卷發形。由於酒花樹脂、色素物質、蛋白質-多酚複合物的析出，顏色由白色變成黃色。發酵旺盛，溫度上升快，需控製溫度。糖度下降1.5～2.5°P/d，一般保持2～3d。
（4）落泡期發酵3～5d後，CO2生成量減少，泡沫回縮高度下降，形成鋸齒形，析出物增多，泡沫顏色由黃色變成棕色。糖度下降0.5～0.8°P/d。應根據糖度下降來逐漸降溫，溫度下降0.5～0.8℃/d，維持1～2d。
（5）泡蓋形成期5～7d時，發酵基本停止，CO2產生更少，泡沫繼續回縮，最終在發酵液麵上形成棕褐色的泡蓋，厚度2～4cm。糖度下降0.2～0.4°P/d；一般保持0.5～1d；控製溫度到下酒溫度，沉澱酵母。
3.前發酵過程的控製
技術主要參數是溫度、糖度、時間，這三者互相聯係，溫度高，糖度下降快，發酵時間短。
（1）溫度發酵液溫度的變化，反映了發酵速度、降糖情況，一般把主發酵溫度分為三個階段。
①接種溫度：大約等於（或略高於）麥汁冷卻溫度，一般控製比高泡溫度低2～3℃。
②高泡溫度：是前發酵過程中的最高溫度。如溫度高，發酵旺盛，決定了發酵速度、代謝產物的組成、啤酒的風味。現在一般控製在9～12℃。
③下酒溫度：前發酵的終了溫度，決定了酵母的回收量（溫度低酵母回收量多），影響到後發酵的情況（後發酵強度、澄清、雙乙酰的還原、CO2的飽和、酒齡）。一般下酒溫度控製在5～7℃。
溫度每天最少檢查記錄3次，而且應該有一定的間隔時間（如4h 1次），最好每班檢查2次。也可隨時檢查，以防發酵液的溫度忽高忽低。
（2）時間一般前發酵時間為5～7d。發酵時間的長短主要取決於發酵時的高泡溫度。
溫度低，發酵較緩慢，發酵時間長，pH下降慢，蛋白質析出少，啤酒酒體醇厚，泡沫豐富，但對非生物穩定性不利。
溫度高，發酵旺盛，發酵時間短，pH下降快，酸度上升過急，有利於蛋白質的析出沉澱，啤酒口味較淡爽，泡沫較鬆散，但啤酒非生物穩定性好。
（3）糖度通過糖度變化了解發酵過程，作為發酵控製的依據。糖度變化反映了麥汁組成、酵母性能、繁殖情況及添加量。實際工作中，一般在達到高泡溫度時，才開始檢查，每天最好3次（即每班1次），也可隨時檢查，根據具體糖度下降來控製溫度。
用糖度表檢測發酵液時，受酒精的影響，測得的糖度稱為外觀糖度，由此計算出的發酵度是外觀發酵度。
（4）發酵度發酵度是在一定時間內，被發酵的浸出物占總浸出物的百分數。
發酵度可分為外觀發酵度、真正發酵度兩種，或分為麥汁最終（極限）發酵度、前發酵間發酵度、成品發酵度三種。
①外觀發酵度（Vs）：外觀發酵度是以糖度計實測的外觀濃度計算的發酵度。外觀濃度受發酵液中酒精的影響，其濃度值偏低，所以外觀發酵度一般偏高。由於測定外觀濃度操作簡單，生產現場常常采用。
②真正發酵度（Vw）：發酵液經除去酒精和CO2後，蒸餾的量用水補充，再測定的濃度，稱為真正濃度。用真正濃度計算的發酵度稱為真正發酵度。真正發酵度數據較準確，是檢查啤酒質量的重要指標之一。
真正發酵度（Vw）始終低於外觀發酵度（Vs）。Balling在1870年推算出二者之間的近似值：
Vw=0.81Vs
③麥汁最終發酵度（EVG）：麥汁最終發酵度又稱為極限發酵度，是在實驗室測定協定、定型麥汁的最大發酵能力，常用外觀濃度的形式計算。生產麥汁的外觀最終發酵度反映麥汁的可發酵性能，是控製發酵過程的依據之一。
④（前）發酵間發酵度（GVG）：在下酒時測定，是確定下酒糖度的依據。
麥汁外觀最終發酵度與前發酵間發酵度的差值為10%～12%，是傳統下酒時確定下酒濃度的依據；對於大罐來說，麥汁的外觀最終發酵度與發酵液發酵度的差值約為10%，是為了CO2飽和、進行封罐升壓的最遲時刻。
⑤成品啤酒發酵度（AVG）：在啤酒過濾前測定，是結束啤酒發酵的依據之一。對於大罐發酵來說，是發酵結束、開始降溫的依據之一。現代生產的淡爽型啤酒，希望成品啤酒發酵度（AVG）盡可能接近最終發酵度（EVG），差值至少小於5%。否則成品啤酒發酵度低、口味帶甜、生物穩定性差。
幾種類型的啤酒EVG與AVG的差值要求：淺色的出口啤酒0.5%～2%；比爾森啤酒0.5%～5%；貯藏啤酒3%～4%；黑色啤酒6%。
成品啤酒發酵度（AVG）的高低主要取決於：EVG、EVG與AVG差值，酵母生理性能、酵母耐溫性，麥汁通氧狀況及前發酵、後發酵工藝操作。
（5）下酒前發酵結束後的嫩啤酒進入後酵罐的條件和下酒前的準備工作。
①下酒口和下酒管道的清洗、滅菌；下酒前應打撈泡蓋。在泵送下酒時，為防止泡沫過多，後酵罐需背壓0.03～0.05MPa。
②為了順利進行後酵過程，應控製好下酒條件，包括下酒糖度、下酒溫度和嫩啤酒中酵母數等。
a.下酒糖度控製：前發酵結束下酒時的外觀發酵度與最終發酵度差值，一般控製為10%～12%，由此下酒糖度也要控製在一定範圍。
b.下酒的溫度一般為5～7℃。
c.嫩啤酒中酵母數一般為（8～12）×106個/mL。
二、酵母添加、回收、貯存
1.啤酒酵母的管理
啤酒發酵是一個極為複雜的生化反應過程，而啤酒生產中的酵母管理則是一項認真細致的工作。包括進行擴大培養和酵母處理時的工藝要求。
（1）酵母使用的代數、擴大培養周期。
（2）回收酵母和擴大培養酵母應使用的接種量。
（3）回收酵母的貯存條件（溫度、攪拌、通風），包括把回收酵母溫度降至貯存溫度的最長時間、回收酵母的貯存時間、確定回收前的酵母溫度、錐形大罐錐底的降溫。