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啤酒发酵工艺流程 锥形罐工作原理与罐体结构 (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现代啤酒发酵技术采用的结果。接种酵母后,由于酵母的凝 聚作用,使得罐底部酵母的细胞密度增大,导致发酵速度加快,发酵过程中产生的二氧化碳 量增多,同时由于发酵液的液柱高度产生的静压作用,也使二氧化碳含量随液层变化呈梯度 变化(见表4-3-1),因此罐内发酵液的密度也呈现梯度变化,此外,由于锥形罐体外设有冷 却装置,可以人为控制发酵各阶段温度。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(1~2℃)这些推动力的作用下,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。另外,由于提高了接种温度、啤酒主发酵温度、双乙酰还原温度和酵母接种 量也利于加快酵母的发酵速度,从而使发酵能够快速进行。(2)锥形发酵罐基本结构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弈诓嘧坝邢吹幼? 置,也安装有供罐顶操作的平台和通道。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。罐体部分的冷却层有各种各样的形式,如盘管、米勒扳、夹套式,并分 成2~3段,用管道引出与冷却介质进管相连,冷却层外覆以聚氨酯发泡塑料等保温材料, 保温层外再包一层铝合金或不锈钢板,也有使用彩色钢板作保护层。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、测温、测压得传感元件等。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16m,以免引起强烈对流,影响酵母和凝固物的沉降。制罐材料可用 不锈钢或碳钢,若使用碳钢,罐内壁必须涂以对啤酒口味没有影响的且无毒的涂料。发酵罐 工作压力可根据罐的工作性质确定,一般发酵罐的工作压力控制在0.2~0.3MPa。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。(3)锥形发酵罐主要尺寸的确定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1:1~4。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。一般直径与麦汁液位总高度之比应为1:2,直径与柱 形部分麦汁高度之比应为1:1~1.5。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、重新进麦汁等非生产时间延长,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。③ 锥角一般在60°~90°之间,常用60°~75°(不锈钢罐常用锥角60°,内有涂料的 钢罐锥角为75°),以利于酵母的沉降与分离。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。一次性冷酶(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,不锈钢材料一般为0.35~0.4m/m发酵液,碳钢罐为0.5~0.62m/m发酵液。 锥底冷却面积不宜过大,防止贮酒期啤酒的结冰。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150~200mm。 外保护层一般采用0.7~1.5mm厚的铝合金板、马口铁板或0.5~0.7mm的不锈钢板,近来 瓦楞型板比较受欢迎。⑥罐