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淺談啤酒錐形罐發酵法
由來:  2015-12-21 10:53 作著:
     迄今為止,園柱錐型漚肥罐是統一的漚肥罐,該罐主要呈園柱形,罐頂為圓弧狀,下端為圓錐形型,罐體不設散熱和隔熱保溫傳動裝置,為全半封閉漚肥罐。


     1 錐形罐發酵法的特點
     1.1 底部為錐形,便于生產過程中隨時排放酵母,要求采用凝聚性酵母。
     1.2 罐本身具有冷卻裝置,便于發酵溫度的控制,發酵周期縮短,染菌機會少,啤酒質量穩定。
     1.3 罐體外設有保溫裝置,可將罐體置于室外,減少建筑投資,節省占地面積,便于擴建。
     1.4 采用密閉罐,便于CO2洗滌和CO2回收,發酵也可在一定壓力下進行。
     1.5 罐內發酵液由于液體高度而產生CO2梯度(即形成密度梯度)。通過冷卻控制,可使發酵液進行自然對流,罐體越高,對流越強。由于強烈對流的存在,酵母發酵能力提高,發酵周期縮短。
     1.6 發酵罐可采用儀表或電腦控制,操作簡捷、管理方便。
     1.7 可采用CIP自動清洗裝置,清洗方便。
     1.8 錐形罐加工方便(可在現場就地加工),實用性強。
     1.9 設備容量可根據生產需要靈活調整,容量可為20m3—600m3,最高可達1500m3


     2 錐形罐工作原理與結構
     2.1 錐形發酵罐工作原理
     錐形罐發酵(jiao)(jiao)法發酵(jiao)(jiao)周期(qi)短、發酵(jiao)(jiao)速(su)度(du)快的(de)(de)原因,是由于錐形罐內發酵(jiao)(jiao)液的(de)(de)流(liu)體(ti)力學(xue)特性和(he)采用(yong)現代(dai)啤酒發酵(jiao)(jiao)技(ji)術的(de)(de)結果。在靜壓差、發酵(jiao)(jiao)液密度(du)差、二(er)氧化碳的(de)(de)釋放(fang)作(zuo)(zuo)用(yong)以(yi)及罐上部降溫產(chan)生的(de)(de)溫差等(deng)推動力的(de)(de)作(zuo)(zuo)用(yong)下,罐內發酵(jiao)(jiao)液產(chan)生了強烈的(de)(de)自然對流(liu),增強了酵(jiao)(jiao)母與發酵(jiao)(jiao)液的(de)(de)接(jie)觸,促進了酵(jiao)(jiao)母的(de)(de)代(dai)謝,使啤酒發酵(jiao)(jiao)速(su)度(du)大(da)大(da)加快,啤酒發酵(jiao)(jiao)周期(qi)顯著縮短。


     2.2 錐形發酵罐基本結構
     2.2.1 罐頂部分
     罐頂為一(yi)圓拱(gong)形結構,中央開孔用(yong)于放置(zhi)可拆(chai)卸的大直徑法蘭,以安裝CO2和(he)(he)CIP管(guan)道及其連接件,罐頂還安裝防真空閥(fa)、過壓閥(fa)和(he)(he)壓力傳感器等,罐內側裝有洗滌裝置(zhi),也安裝有供罐頂操作的平臺和(he)(he)通道。


     2.2.2 罐體部分
     罐(guan)體(ti)(ti)(ti)為圓(yuan)柱體(ti)(ti)(ti),是罐(guan)的主(zhu)體(ti)(ti)(ti)部分。發酵罐(guan)的高(gao)度取(qu)決于圓(yuan)柱體(ti)(ti)(ti)的直徑(jing)與高(gao)度。由于罐(guan)直徑(jing)大耐壓(ya)低(di),一般(ban)錐形罐(guan)的直徑(jing)不超過6m。罐(guan)體(ti)(ti)(ti)的加工比罐(guan)頂(ding)要容易(yi),罐(guan)體(ti)(ti)(ti)外部用于安(an)裝冷(leng)卻(que)裝置和保溫(wen)層(ceng),并留一定的位(wei)置安(an)裝測溫(wen)、測壓(ya)元件。


     2.2.3 圓錐底部分
     圓錐底的夾角一般為60°—80°,也有90°—110°,但這多用于大容量的發酵罐。發酵罐的圓錐底高度與夾角有關,夾角越小、錐底部分越高。一般罐的錐底高度占總高度的1/4左右,不要超過1/3。圓錐底的外壁應設冷卻層,以冷卻錐底沉淀的酵母。錐底還應安裝進出管道、閥門、視鏡、測壓傳感元件等。
     此外,罐(guan)(guan)的直徑與高(gao)度比通常為1:2—1:4,總高(gao)度最好不要(yao)超過6m,以免引起強烈對流,影響酵母和凝(ning)固物的沉降。一般(ban)發酵罐(guan)(guan)的工(gong)作(zuo)壓力控制(zhi)在0.2MPa—0.3MPa。罐(guan)(guan)內壁必須(xu)光滑平整,不銹鋼罐(guan)(guan)內壁要(yao)進(jin)行拋光處(chu)理,碳鋼罐(guan)(guan)內壁涂(tu)料要(yao)均勻,無凹凸(tu)(tu)面、無顆粒狀凸(tu)(tu)起。


     2.3 錐形發酵罐主要尺寸確定
     2.3.1 徑高比 
     錐形罐呈圓柱錐底形,圓筒體的直徑與高度之比為1:2—1:4。一般徑高比越大,發酵時自然對流越強烈,酵母發酵速度快,但酵母不容易沉降,啤酒澄清困難。
     2.3.2 罐容量
     罐容量越大,麥汁滿罐時間越長,發酵增殖次數多、時間長,會造成雙乙酰前驅物質形成量增大,雙乙酰產生量大、還原時間長。此外,還會造成出酒、清洗、重新進麥汁等時間延長,且用冷高峰期峰值高,造成供冷緊張。由于二氧化碳的釋放和泡沫的產生,罐有效容積一般為罐總量的80%左右。
     2.3.3 錐角
     一般在60°—90°之間,常用(yong)60°—75°,以利(li)于酵母的沉降與分(fen)離。


     2.3.4 冷卻夾套和冷卻面積
     錐形發酵罐冷卻常采用間接冷卻。國內一般采用半圓管、槽鋼、弧形管夾套,或米勒板氏夾套在低溫低壓(-3℃、0.03MPa)下用液態二次冷媒冷卻,國外多采用換熱片式(爆炸成型)一次性冷媒直接蒸發式冷卻。一次性冷媒(如液氨蒸發溫度為-3℃—-4℃)蒸發后的壓力為1.0MPa—1.2MPa,對夾套耐壓性要求較高。
  由于啤酒冰點溫度一般為-2.0℃—-2.7℃,為防止啤酒在罐內局部結冰,冷媒溫度應在-3℃左右。國內常采用20%—30%的酒精水溶液或20%丙二醇水溶液,作為冷媒。
     根據(ju)罐(guan)的(de)(de)容量(liang)不同,冷卻可采(cai)用二段式或三段式。冷卻面積(ji)根據(ju)罐(guan)體的(de)(de)材(cai)料而定(ding),錐底冷卻面積(ji)不宜過大,防止貯酒期啤酒結冰。


     2.3.5 隔熱層和防護層
     絕熱(re)層材(cai)料要求導熱(re)系數小、體(ti)積質量低、吸水少、不(bu)易燃(ran)等特性。常用絕熱(re)材(cai)料有(you)聚酰胺樹脂、自熄式聚苯乙烯塑料、聚氨基(ji)甲酸乙酯、膨脹珍珠巖粉(fen)和礦渣棉等。絕熱(re)層厚(hou)度(du)一(yi)般為150mm—200mm。外保(bao)護層一(yi)般采用0.7mm—1.5mm厚(hou)的鋁合金(jin)板、馬口鐵板或0.5mm—0.7mm的不(bu)銹鋼板,近來瓦楞型(xing)板比較受歡迎。


     2.3.6 罐體的耐壓
     發(fa)酵產生一定的二(er)氧化碳形成罐(guan)頂壓(ya)力(罐(guan)壓(ya)),應(ying)設有二(er)氧化碳調節閥,罐(guan)頂設有安全(quan)閥。當二(er)氧化碳排出、下酒速度過快、發(fa)酵罐(guan)洗滌時,二(er)氧化碳溶解等會造(zao)成罐(guan)內出現負壓(ya)。因此,必須(xu)安裝真(zhen)空閥。


     3 錐形罐發酵工藝
  ;   錐形(xing)罐發酵生產工藝組合形(xing)式有以下幾種(zhong):


     3.1 貯酒式
     此種方式,兩個罐要求不一樣,耐壓也不同(tong),對于現代釀造(zao)來說(shuo),此方式意義(yi)不大。


     3.2 后處理式
     即一個(ge)罐(guan)進(jin)行(xing)發(fa)(fa)(fa)酵(jiao)(jiao)(jiao),另(ling)一個(ge)罐(guan)為(wei)后熟處理。對發(fa)(fa)(fa)酵(jiao)(jiao)(jiao)罐(guan)而言,將可發(fa)(fa)(fa)酵(jiao)(jiao)(jiao)性成分一次完成,基本不保留可發(fa)(fa)(fa)酵(jiao)(jiao)(jiao)性成分,發(fa)(fa)(fa)酵(jiao)(jiao)(jiao)產生的(de)CO2全部回收(shou)并貯(zhu)存(cun)備用,然后轉入后處理罐(guan)進(jin)行(xing)后熟處理。其過程為(wei)將發(fa)(fa)(fa)酵(jiao)(jiao)(jiao)結束的(de)發(fa)(fa)(fa)酵(jiao)(jiao)(jiao)液經(jing)離(li)心分離(li),去除(chu)酵(jiao)(jiao)(jiao)母和冷(leng)凝固物,再(zai)經(jing)薄板換熱器冷(leng)卻到貯(zhu)酒溫(wen)度,進(jin)行(xing)1天—2天的(de)低溫(wen)貯(zhu)存(cun)后開始過濾(lv)。


     3.3后調整式
     即(ji)前(qian)一個發酵罐(guan)類似(si)一罐(guan)法進行發酵、貯(zhu)酒,完(wan)成可發酵性成分(fen)的(de)發酵,回(hui)收酵母(mu),進行CO2洗滌,經(jing)適(shi)當(dang)的(de)低溫貯(zhu)存后,在(zai)后調整(zheng)罐(guan)內對色澤、穩(wen)(wen)定性、CO2含量等指標進行調整(zheng),再經(jing)適(shi)當(dang)穩(wen)(wen)定后即(ji)可開始過濾操(cao)作。


     4 確定主要工藝參數
     4.1 發酵周期
     由產品類(lei)型、質(zhi)量要求、酵(jiao)母性能、接種量、發(fa)酵(jiao)溫(wen)度、季節(jie)等確定,一(yi)般12天(tian)—24天(tian)。


     4.2 酵母接種量
     一般根據酵母性能、代數、衰老情況、產品類型等決定。接種量大小由添加酵母后的酵母數確定。發酵開始時:10×106個/ml—20×106個/ml;發酵旺盛時:6×106個/ml—7×107個/篇文章源于中原酒報ml;排酵母后:6×106個/ml—8×106個/ml;0℃左右貯酒時:1.5×106個/m—3.5×106個/ml。


     4.3 發酵最高溫度和雙乙酰還原溫度
     低溫(wen)(wen)(wen)發(fa)酵,旺(wang)盛發(fa)酵溫(wen)(wen)(wen)度8℃左(zuo)右(you);中溫(wen)(wen)(wen)發(fa)酵,旺(wang)盛發(fa)酵溫(wen)(wen)(wen)度10℃—12℃;高溫(wen)(wen)(wen)發(fa)酵,旺(wang)盛發(fa)酵溫(wen)(wen)(wen)度15℃—18℃。


  一(yi)般(ban)發酵溫(wen)度(du)(du)(du)為9℃—12℃。雙乙酰還原溫(wen)度(du)(du)(du)是指旺盛發酵結(jie)束后啤(pi)酒(jiu)后熟階段(主要是消除雙乙酰)時的溫(wen)度(du)(du)(du),一(yi)般(ban)雙乙酰還原溫(wen)度(du)(du)(du)等于(yu)或高于(yu)發酵溫(wen)度(du)(du)(du),這(zhe)樣既(ji)能(neng)保(bao)證啤(pi)酒(jiu)質量又利于(yu)縮短發酵周(zhou)(zhou)期。發酵溫(wen)度(du)(du)(du)提(ti)高,發酵周(zhou)(zhou)期縮短,但(dan)代謝副產(chan)物量增加(jia)將(jiang)影響啤(pi)酒(jiu)風味且容易染(ran)菌;雙乙酰還原溫(wen)度(du)(du)(du)增加(jia),啤(pi)酒(jiu)后熟時間縮短,但(dan)易染(ran)菌不利于(yu)酵母(mu)沉淀和(he)啤(pi)酒(jiu)澄清(qing)。


     4.4 罐壓
     一(yi)(yi)般(ban)發酵時最(zui)高(gao)罐壓(ya)控制在0.07MPa—0.08MPa。一(yi)(yi)般(ban)最(zui)高(gao)罐壓(ya)為(wei)發酵最(zui)高(gao)溫度(du)值除(chu)以100(單位MPa)。采用帶壓(ya)發酵,可(ke)以抑(yi)制酵母的(de)(de)增殖,減少由于升溫所(suo)造(zao)成(cheng)的(de)(de)代(dai)謝副產物過多(duo)的(de)(de)現(xian)象,防止產生過量的(de)(de)高(gao)級醇、酯類(lei),同時有利(li)于雙乙酰的(de)(de)還原(yuan),并可(ke)以保證酒(jiu)中二(er)氧化碳的(de)(de)含量。


  4.5 滿罐時間
     從第一批麥(mai)汁(zhi)進罐(guan)到最后一批麥(mai)汁(zhi)進罐(guan)所需時(shi)間(jian)稱為滿罐(guan)時(shi)間(jian)。滿罐(guan)時(shi)間(jian)長,酵(jiao)母增殖(zhi)量大,產生代謝副產物α—乙(yi)酰乳(ru)酸多,雙乙(yi)酰峰值高,一般為12h—24h,最好在20h以內。


     4.6 發酵度
     可分為(wei)低發(fa)(fa)(fa)(fa)酵(jiao)(jiao)度(du)(du)、中發(fa)(fa)(fa)(fa)酵(jiao)(jiao)度(du)(du)、高發(fa)(fa)(fa)(fa)酵(jiao)(jiao)度(du)(du)和超高發(fa)(fa)(fa)(fa)酵(jiao)(jiao)度(du)(du)。對于(yu)淡(dan)色啤(pi)酒發(fa)(fa)(fa)(fa)酵(jiao)(jiao)度(du)(du)的劃分為(wei):低發(fa)(fa)(fa)(fa)酵(jiao)(jiao)度(du)(du)啤(pi)酒,其(qi)真(zhen)(zhen)正(zheng)發(fa)(fa)(fa)(fa)酵(jiao)(jiao)度(du)(du)48%—56%;中發(fa)(fa)(fa)(fa)酵(jiao)(jiao)度(du)(du)啤(pi)酒,其(qi)真(zhen)(zhen)正(zheng)發(fa)(fa)(fa)(fa)酵(jiao)(jiao)度(du)(du)59%—63%;高發(fa)(fa)(fa)(fa)酵(jiao)(jiao)度(du)(du)啤(pi)酒,其(qi)真(zhen)(zhen)正(zheng)發(fa)(fa)(fa)(fa)酵(jiao)(jiao)度(du)(du)65% 以(yi)上(shang),超高發(fa)(fa)(fa)(fa)酵(jiao)(jiao)度(du)(du)啤(pi)酒(干啤(pi)酒)其(qi)真(zhen)(zhen)正(zheng)發(fa)(fa)(fa)(fa)酵(jiao)(jiao)度(du)(du)在75%以(yi)上(shang)。


     5 錐形發酵罐工藝要求
     5.1 應有效地控制原料質量和糖化效果,每批次麥汁組成應均勻,如果各批麥汁組成相差太大,將會影響到酵母的繁殖與發酵。
     5.2 大罐的容量應與每次糖化的冷麥汁量以及每天的糖化次數相適應,要求在16h內裝滿一罐,最多不能超過24h,進罐冷麥汁對熱凝固物要盡量去除。
     5.3 冷麥汁(zhi)的(de)溫度控制要(yao)考慮(lv)(lv)每(mei)次(ci)麥汁(zhi)進(jin)罐(guan)的(de)時間(jian)(jian)間(jian)(jian)隔和滿罐(guan)的(de)次(ci)數,如果(guo)間(jian)(jian)隔時間(jian)(jian)長、次(ci)數多,可以考慮(lv)(lv)逐批提(ti)高(gao)麥汁(zhi)的(de)溫度,也可以考慮(lv)(lv)前(qian)一、二批不加酵(jiao)母,之后(hou)的(de)幾批將全量酵(jiao)母按一定比(bi)(bi)例加入,添(tian)加比(bi)(bi)例由小到大。


     5.4 冷麥汁溶解氧的控制可以根據酵母添加量和酵母繁殖情況而定,一般要求每批冷麥汁應按要求充氧,混合冷麥汁溶解氧不低于8mg/L。
     5.5 控制發酵溫度應保持相對穩定,溫度控制以采用自動控制。
     5.6 發酵(jiao)罐(guan)最好采用不銹鋼(gang)材料制作,以便于清(qing)洗和(he)殺菌,當使(shi)用碳鋼(gang)制作發酵(jiao)罐(guan)時,應(ying)保持涂料層的(de)均(jun)勻與牢(lao)固。發酵(jiao)罐(guan)要裝有高壓噴洗裝置,噴洗壓力應(ying)控制為0.39MPa—0.49MPa。


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編輯:苗倩
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