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酿酒技术

作者:中国酒网  时间:2016-06-13 08:24:53
【导读】 浅谈啤酒锥形罐发酵法

目前,圆柱锥形发酵罐是通用的发酵罐,该罐主体呈圆柱形,罐顶为圆弧状,底部为圆锥形,罐体设有冷却和保温装置,为全封闭发酵罐。

1 锥形罐发酵法的特点

1.1 底部为锥形,便于生产过程中随时排放酵母,要求采用凝聚性酵母。

1.2 罐本身具有冷却装置,便于发酵温度的控制,发酵周期缩短,染菌机会少,啤酒质量稳定。

1.3 罐体外设有保温装置,可将罐体置于室外,减少建筑投资,节省占地面积,便于扩建。

1.4 采用密闭罐,便于CO2洗涤和CO2回收,发酵也可在一定压力下进行。

1.5 罐内发酵液由于液体高度而产生CO2梯度(即形成密度梯度)。通过冷却控制,可使发酵液进行自然对流,罐体越高,对流越强。由于强烈对流的存在,酵母发酵能力提高,发酵周期缩短。

1.6 发酵罐可采用仪表或电脑控制,操作简捷、管理方便。

1.7 可采用CIp自动清洗装置,清洗方便。

1.8 锥形罐加工方便(可在现场就地加工),实用性强。

1.9 设备容量可根据生产需要灵活调整,容量可为20m3—600m3,最高可达1500m3。

2 锥形罐工作原理与结构

2.1 锥形发酵罐工作原理

锥形罐发酵法发酵周期短、发酵速度快的原因,是由于锥形罐内发酵液的流体力学特性和采用现代啤酒发酵技术的结果。在静压差、发酵液密度差、二氧化碳的释放作用以及罐上部降温产生的温差等推动力的作用下,罐内发酵液产生了强烈的自然对流,增强了酵母与发酵液的接触,促进了酵母的代谢,使啤酒发酵速度大大加快,啤酒发酵周期显著缩短。

2.2 锥形发酵罐基本结构

2.2.1 罐顶部分

罐顶为一圆拱形结构,中央开孔用于放置可拆卸的大直径法兰,以安装CO2和CIp管道及其连接件,罐顶还安装防真空阀、过压阀和压力传感器等,罐内侧装有洗涤装置,也安装有供罐顶操作的平台和通道。

2.2.2 罐体部分

罐体为圆柱体,是罐的主体部分。发酵罐的高度取决于圆柱体的直径与高度。由于罐直径大耐压低,一般锥形罐的直径不超过6m。罐体的加工比罐顶要容易,罐体外部用于安装冷却装置和保温层,并留一定的位置安装测温、测压元件。

2.2.3 圆锥底部分

圆锥底的夹角一般为60°—80°,也有90°—110°,但这多用于大容量的发酵罐。发酵罐的圆锥底高度与夹角有关,夹角越小、锥底部分越高。一般罐的锥底高度占总高度的1/4左右,不要超过1/3。圆锥底的外壁应设冷却层,以冷却锥底沉淀的酵母。锥底还应安装进出管道、阀门、视镜、测压传感元件等。

此外,罐的直径与高度比通常为1:2—1:4,总高度最好不要超过6m,以免引起强烈对流,影响酵母和凝固物的沉降。一般发酵罐的工作压力控制在0.2Mpa—0.3Mpa。罐内壁必须光滑平整,不锈钢罐内壁要进行抛光处理,碳钢罐内壁涂料要均匀,无凹凸面、无颗粒状凸起。

2.3 锥形发酵罐主要尺寸确定

2.3.1 径高比 

锥形罐呈圆柱锥底形,圆筒体的直径与高度之比为1:2—1:4。一般径高比越大,发酵时自然对流越强烈,酵母发酵速度快,但酵母不容易沉降,啤酒澄清困难。

2.3.2 罐容量

罐容量越大,麦汁满罐时间越长,发酵增殖次数多、时间长,会造成双乙酰前驱物质形成量增大,双乙酰产生量大、还原时间长。此外,还会造成出酒、清洗、重新进麦汁等时间延长,且用冷高峰期峰值高,造成供冷紧张。由于二氧化碳的释放和泡沫的产生,罐有效容积一般为罐总量的80%左右。

2.3.3 锥角

一般在60°—90°之间,常用60°—75°,以利于酵母的沉降与分离。

2.3.4 冷却夹套和冷却面积

锥形发酵罐冷却常采用间接冷却。国内一般采用半圆管、槽钢、弧形管夹套,或米勒板氏夹套在低温低压(-3℃、0.03Mpa)下用液态二次冷媒冷却,国外多采用换热片式(爆炸成型)一次性冷媒直接蒸发式冷却。一次性冷媒(如液氨蒸发温度为-3℃—-4℃)蒸发后的压力为1.0Mpa—1.2Mpa,对夹套耐压性要求较高。

由于啤酒冰点温度一般为-2.0℃—-2.7℃,为防止啤酒在罐内局部结冰,冷媒温度应在-3℃左右。国内常采用20%—30%的酒精水溶液或20%丙二醇水溶液,作为冷媒。

根据罐的容量不同,冷却可采用二段式或三段式。冷却面积根据罐体的材料而定,锥底冷却面积不宜过大,防止贮酒期啤酒结冰。

2.3.5 隔热层和防护层

绝热层材料要求导热系数小、体积质量低、吸水少、不易燃等特性。常用绝热材料有聚酰胺树脂、自熄式聚苯乙烯塑料、聚氨基甲酸乙酯、膨胀珍珠岩粉和矿渣棉等。绝热层厚度一般为150mm—200mm。外保护层一般采用0.7mm—1.5mm厚的铝合金板、马口铁板或0.5mm—0.7mm的不锈钢板,近来瓦楞型板比较受欢迎。

2.3.6 罐体的耐压

发酵产生一定的二氧化碳形成罐顶压力(罐压),应设有二氧化碳调节阀,罐顶设有安全阀。当二氧化碳排出、下酒速度过快、发酵罐洗涤时,二氧化碳溶解等会造成罐内出现负压。因此,必须安装真空阀。

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