小型发酵罐设备的结构。
1、固定式主要由罐体与支架组成。
2、罐体内胆及封头由优质316L不锈钢抛光抛光至Ra≤0.28m,符合GMP医标准。
3、夹套与加强筋由不锈钢板,保温层采用聚胺脂发泡。
4、夹套中间采用螺旋式加热,夹套冷却。
5、外包皮2mm厚不锈钢板。
6、搅拌器与锅盖密封采用机械密封件组成。
7、罐盖上下连接采用不锈钢螺柱,密封垫片采用氟胶。
8、有液位显示、及取样阀装置。
9、接口采用国际通用标准ISO快装卡盘式
10、配有视镜(视镜视灯一体化)、液位计口、空气呼吸口、表盘式温度计、CIP清洗口、视镜、SIP口、进出液口、加料口及卫生人孔。
11、三层保温封闭式锥底带搅拌。
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啤酒发酵技术
啤酒发酵过程是啤酒酵母在一定的条件下,利用麦汁中的可发酵性物质而进行的正常生命活动,其代谢的产物就是所要的产品--啤酒。由于酵母类型的不同,发酵的条件和产品要求、风味不同,发酵的方式也不相同。根据酵母发酵类型不同可把啤酒分成上面发酵啤酒和下面发酵啤酒。一般可以把啤酒发酵技术分为传统发酵技术和现代发酵技术。现代发酵主要有圆柱露天锥形发酵罐发酵、连续发酵和高浓稀释发酵等方式,目前主要采用圆柱露天锥形发酵罐发酵。
中文名啤酒发酵技术生产工艺流程充氧冷麦汁→发酵→前发酵解 释麦汁中的可发酵性物质生命活动啤 酒代谢的产物就是所要的产品
目录
1工艺流程
2发酵技术
3异常处理
4研发进展
啤酒发酵技术工艺流程
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生产工艺流程:
充氧冷麦汁→发酵→前发酵→主发酵→后发酵→储酒→鲜啤酒
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啤酒发酵技术发酵技术
现代发酵技术主要包括大容量发酵罐发酵法(其中主要是圆柱露天锥形发酵罐发酵法)、高浓糖化后稀释发酵法、连续发酵法等。
(一) 锥形发酵罐发酵法
传统啤酒是在正方形或长方形的发酵槽(或池)中进行的,设备体积仅在5~30m,啤酒生产规模小,生产周期长。20世纪50年代以后,由于世界经济的快速发展,啤酒生产规模大幅度提高,传统的发酵设备以满足不了生产的需要,大容量发酵设备受到重视。所谓大容量发酵罐是指发酵罐的容积与传统发酵设备相比而言。大容量发酵罐有圆柱锥形发酵罐、朝日罐、通用罐和球形罐。圆柱锥形发酵罐是目前用的发酵罐,该罐主体呈圆柱形,罐顶为圆弧状,底部为圆锥形,具有相当的高度(高度大于直径),罐体设有冷却和保温装置,为全封闭发酵罐。圆柱锥形发酵罐既适用于下面发酵,也适用于上面发酵,加工十分方便。德国酿造师发明的立式圆柱锥形发酵罐由于其诸多方面的优点,经过不断改进和发展,逐步在全世界得到推广和使用。我国自20世纪70年代中期,开始采用室外圆柱体锥形底发酵罐发酵法(简称锥形罐发酵法),目前国内啤酒生产几乎全部采用此发酵法。
1.锥形罐发酵法的特点
(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。
(2)罐本身具有冷却装置,便于发酵温度的控制。生产容易控制,发酵周期缩短,染菌机会少,啤酒质量稳定。
(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。
(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。即可做发酵罐,也可做储酒罐,也可将发酵和储酒合二为一,称为一罐发酵法。
(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,发酵速度加快,发酵周期缩短。
(6)发酵罐可采用仪表或微机控制,操作、管理方便。
(7)锥形罐既适用于下面发酵,也适用于上面发酵。
(8)可采用CIP自动清洗装置,清洗方便。
(9)锥形罐加工方便(可在现场就地加工),实用性强。
(10)设备容量可根据生产需要灵活调整,容量可从20~600m不等,可达1500m。
2. 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,发酵过程中产生的量增多,同时由于发酵液的液柱高度产生的静压作用,也使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、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,啤酒发酵周期显着缩短。另外,由于提高了接种温度、啤酒主发酵温度、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,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60º~80º,也有90º~110º,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,会造成前驱物质形成量增大,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(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,防止储酒期啤酒的结冰。
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、自熄式聚塑料、聚氨基乙酯、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罐体的耐压 发酵产生一定的形成罐顶压力(罐压),应设有调节阀,罐顶设有安全阀。当排出、下酒速度过快、发酵罐洗涤时溶解等都会造成罐内出现负压,因此必须安装真空阀。下酒前要用或压缩空气背压,避免罐内负压的产生,造成发酵罐"瘪罐"。
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纯生啤酒生产过程中的微生物管理
(1)酿造无菌水的制备
处理过程:
深水→软化处理→砂滤器→活性碳过滤器→颗粒捕集过滤器→预过滤器→过滤器
对于硬度大的水应先进行软化处理,并去除大颗粒杂质后再进行膜过滤处理。水过滤器使用前要用蒸汽进行,生产用水的水网应定期进行清洗和。无菌水微生物控制指标:总数≤10个/100ml,酵母菌0个/100ml,0个/100ml。
(2)无菌空气的制备
无菌空气用于冷麦汁充氧和酵母扩培,无菌空气过滤处理不当,会对纯生啤酒生产中的微生物控制带来影响,必须加强无菌空气过滤系统的管理。无菌空气的制备流程如下:
压缩空气→除油、水和杂粒→预过滤器→过滤器→重点工位分过滤器→无菌空气
无菌空气微生物控制指标:总数≤3个/10分钟,酵母菌0个/10分钟,0个/10分钟。
(3)无菌CO2的制备
啤酒酿造过程中清酒CO2的添加、脱氧水的制备、清酒罐背压等阶段均需使用CO2。在纯生啤酒生产中也要对CO2进行无菌处理,CO2的回收管路也要定期进行CIP清洗,气体过滤器每次使用前要进行蒸汽处理。无菌CO2的制备流程如下:
CO2液化储罐→加热气化→预过滤器→过滤器→分气点过滤器→无菌CO2 无菌CO2微生物控制指标:总数≤3个/10分钟,酵母菌0个/10分钟,0个/10分钟。
(4)用蒸汽的处理
处理的目的是为了除去蒸汽带入的颗粒,防止滤芯的破坏或堵塞,延长滤芯的使用寿命。蒸汽过滤一般采用不锈钢材质、过滤精度在1.0μm的微孔过滤芯。
(5)过滤操作中的微生物控制
①避免发酵液污染杂菌是纯生啤酒生产的基础。
②过滤前对酒输送管路、缓冲罐、过滤机、硅藻土(或珍珠岩)添加罐、清酒罐进行CIP清洗。
③过滤系统及清酒罐的取样阀要定期拆洗,每次操作前进行严格清洗。
④活动弯头、管连接、软管、取样阀、工具等不使用时要浸泡在液中。
⑤硅藻土添加间要分隔,并安装紫外灯定期。
⑥每次操作后要用0.1%的热酸清洗,每周对过滤系统用2.0%的热碱进行清洗。
⑦清酒要求:
浊度<0.5EBC单位;β-葡聚糖<150mg/L;碘还原反应<0.5。总数≤50个/100ml,酵母菌0个/100ml,0个/100ml。
(6)清酒的无菌过滤
由安装在灌装压盖机前的0.45μm的膜过滤机进行无菌过滤,膜过滤机要有高灵敏度的膜完整性检测系统。膜过滤机用的冷、热水,要经过20μm预过滤处理大颗粒后,再供膜过滤机使用。
(7)无菌灌装
①灌装间应达到30万级的洁净要求,洁净室的设计、建造以及卫生可以参考医行业的GMP标准。
②洁净室工作人员要穿洁净服,人数在4人以内。避免人员频繁进出,人员进出时要进行严格。
③纯生啤酒用啤酒瓶应采用卫生条件好的新瓶(如薄膜包装的托板瓶);采用适合纯生啤酒使用的无菌瓶盖,瓶盖储藏斗应安装紫外灯。
④洗瓶机的末道洗水改用热水对瓶子进行冲洗,洗瓶机出口端至洁净室入口的输瓶系统要安装隔离罩和紫外灯,并且要对出口端热1个小时;要使用含有抑菌成分的链条润滑剂和具有抗水、耐酸碱的软化剂,对输送链板、接水板、护瓶栏、玻璃罩、链条底架部位等要进行。
⑤灌装压盖机使用前要对设备表面,入瓶、出瓶处进行清洁,提前打开紫外灯进行空气。每月定期对灌装压盖机进行酸洗,预防机内结垢。
4.纯生啤酒的生产过程要确保可靠的无菌条件
严格来说,"纯生啤酒的生产是在生产过程中有效控制杂菌污染的结果,而不是通过各种手段处理的结果",因而不能单纯依靠终端的过滤和相应的其他处理。也就是说,在纯生啤酒的生产过程中,为重要的是必须严格控制生产过程的杂菌污染,后的无菌过滤和无菌灌装只是辅助手段,依此来保证并提高纯生啤酒的质量。为此,要求在啤酒生产的全过程尽量做到没有或基本没有杂菌污染。用四平金士百啤酒集团的一句话说,生产纯生啤酒,关键是打造一个纯生环境。为了确保纯生啤酒质量和降低后期无菌过滤、无菌包装的工作负荷,要求杂菌应小于10个/ml。
(1)啤酒生产过程中杂菌污染的类型:
①一次污染和二次污染:
一次污染是指啤酒生产过程中,从可以被污染的时候开始发生的微生物接触污染,这种污染危害较大。二次污染是指啤酒经过无菌处理后再次发生的接触污染,主要发生在清酒和包装过程。二次污染是生产纯生啤酒必须严格控制的内容。
②交叉污染和累积污染:
交叉污染是指由于生产设备、生产工具、添加酵母以及其他共用的设施被杂菌污染,不够所引发的相互污染。其中,以酵母的污染危害较大。
累积污染是指在啤酒生产过程中,各个工序不断发生污染,造成污染程度的累加。这种污染的情况量为严重,对啤酒质量的危害性。
③直接污染和间接污染:
直接污染是指与产品直接接触的原辅材料、添加剂、设备、管道和气源、水源等含有杂菌对产品发生的污染;间接污染是指污染了与产品直接接触的物品而受到的污染,如人体、环境等。
(2)生产纯生啤酒,还应做好以下几方面的工作:
①首先要做好与产品直接接触的气源、水源和其他物料的无菌过滤和工作,防止产品的直接污染和一次污染。
②其次对麦芽汁制备、啤酒发酵、无菌过滤和包装等生产过程,要分别配置相应的CIP和SIP系统,尽量做到不共用。
③生产所使用的容器、管道、阀门等的内壁要经抛光处理。内壁抛光后的Ra应不低于0.8微米,尽可能达到0.5微米。
④整个啤酒生产过程要在密闭的、带正压的条件下进行,并得到良好的CIP洗涤和有效的SIP。
⑤啤酒制品处于冷状态下所使用的各种原料、材料、制剂,包括添加酵母,都应严格控制无菌条件,确保不发生杂菌的污染。
⑥要完善微生物检测手段,确定相应的微生物检测点和检测制度,使用先进的检测方法和检测仪器,全程进行有效的微生物监测,确保无菌生产的条件。
(二)小麦啤酒的生产技术
小麦啤酒是以小麦芽为主要原料,使用部分麦芽、辅料(大米等),添加酒花,采用上面发酵工艺酿制成的特殊类型的啤酒,其特点是口味清爽、柔和,酒精含量较高,泡沫性能好,类似于国外的白啤酒或上面发酵啤酒。
1.小麦啤酒的生产形式
小麦啤酒生产形式有以下三种:
(1)上面发酵型 属于传统的爱尔(Ale)啤酒生产方法,用小麦芽、麦芽为原料,按一定的糖化工艺制成麦汁,在较高的温度下接种上面酵母进行发酵,发酵结束后用撇沫法回收酵母,经适当时间的后熟及储酒制成,具有爱尔啤酒典型的风味。
(2)混合发酵型 其糖化操作与上面发酵型相同,但同时使用两种酵母(上面酵母和下面酵母)进行发酵,不过酵母添加的时间不同,即先使用较高的温度和用上面酵母进行发酵,达到一定的发酵度后,按上面发酵的方式回收酵母,然后转入储酒罐。在储酒罐添加下面酵母进行发酵,经过适当时间的后熟处理即可。
(3)阶段发酵型 类似于混合发酵型,即以小麦芽、麦芽制成的麦汁在较高的温度下添加上面酵母进行上面发酵,待发酵结束后用酵母离心分离机分离掉上面酵母,再经瞬间除去上面酵母并迅速冷却到下面酵母发酵温度,同时添加上述麦汁和下面酵母进行第二次发酵,经后熟处理。国外白啤酒主要采用以上方法生产。
2.小麦芽的选择
一般选择蛋白质含量低、色度和粘度较低的小麦制成小麦芽。
(1)小麦芽的溶解度一般低于大麦芽,粗细粉浸出物差值偏高,库尔巴哈值偏低,蛋白质的溶解不足,糖化时应加强对蛋白质的分解。
(2)小麦芽没有粗糙的皮壳,其无水浸出率比大麦芽高约5%。
(3)小麦芽中花色苷的含量较低,洗糟水温可以提高到80℃(洗糟水先进行酸化处理)。
(4)小麦芽糖蛋白含量较高,酿制出的啤酒泡沫性能好,泡沫丰富持久。
(5)小麦芽由于细胞溶解不足,小麦芽中β-葡聚糖等半纤维素的含量高,制成的麦汁粘度高,易造成麦芽汁过滤困难,糖化时应添加适量的β-葡聚糖酶、戊聚糖酶以降低麦汁粘度,加快过滤的进行。
(6)小麦芽中蛋白质含量较高,会造成麦汁过滤困难和啤酒的非生物稳定性较差,应尽量选用蛋白质含量较低的小麦品种制备小麦芽。
(7)麦芽汁过滤尽量采用麦汁压滤机。
(8)传统的小麦啤酒具有明显的酯香味和酸味,而采用下面酵母低温发酵酿制出的小麦啤酒风味变化不大。
(9)小麦啤酒滤酒前添加硅胶可以提高啤酒的澄清度,使啤酒易于过滤。
4.工艺要求
(1)加强糖化阶段蛋白质的分解 小麦芽的含氮量高与大麦芽,且小麦芽的溶解度低于大麦芽,粉状粒的比例稍低(80%多),库尔巴哈值不到40%,必须加强蛋白质的分解。
(2)小麦啤酒的浊度较高,麦汁煮沸时可以添加麦汁澄清剂(卡拉胶),添加量为20~30mg/100L麦汁,以提高麦汁清亮度,加快麦汁过滤。
(3)加强麦汁煮沸,煮沸强度应达到9~10%,煮沸pH为5.2~5.4。还可以添加适量的CaCl2,有利于蛋白质的絮凝沉淀。
(4)采用低温发酵工艺,升压后及时排放酵母,减少酵母自溶,进入储酒期每2天左右排放一次酵母。0℃以下储酒时间适当长些,以利于蛋白质和蛋白质-多物质的西出。
(5)滤酒时添加蛋白酶如酶清或木瓜蛋白酶等进一步分解蛋白质,添加量应根据小试确定。添加过量会使啤酒口味淡薄,泡沫性能变差,同时也会造成啤酒混
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锥形罐发酵工艺
(1)锥形罐发酵的组合形式
锥形罐发酵生产工艺组合形式有以下几种:
①发酵-储酒式 此种方式,两个罐要求不一样,耐压也不同,对于现代酿造来说,此方式意义不大。
②发酵-后处理式 即一个罐进行发酵,另一个罐为后熟处理。对发酵罐而言,将可发酵性成分一次完成,基本不保留可发酵性成分,发酵产生的CO2全部回收并储存备用,然后转入后处理罐进行后熟处理。其过程为将发酵结束的发酵液经离心分离,去除酵母和冷凝固物,再经薄板换热器冷却到储酒温度,进行1~2天的低温储存后开始过滤。
③发酵-后调整式 即前一个发酵罐类似一罐法进行发酵、储酒,完成可发酵性成分的发酵,回收CO2、回收酵母,进行CO2洗涤,经适当的低温储存后,在后调整罐内对色泽、稳定性、CO2含量等指标进行调整,再经适当稳定后即可开始过滤操作。
(2)发酵主要工艺参数的确定
①发酵周期
由产品类型、质量要求、酵母性能、接种量、发酵温度、季节等确定,一般12~24天。通常,夏季普通啤酒发酵周期较短,优质啤酒发酵周期较长,淡季发酵周期适当延长。
②酵母接种量
一般根据酵母性能、代数、衰老情况、产品类型等决定。接种量大小由添加酵母后的酵母数确定。发酵开始时:10~20×10个/ml;发酵旺盛时:6~7×10个/ml;排酵母后:6~8×10个/ml;0℃左右储酒时:1.5~3.5×10个/ml。
③发酵温度和还原温度
啤酒旺盛发酵时的温度称为发酵温度,一般啤酒发酵可分为三种类型:低温发酵、中温发酵和高温发酵。低温发酵:旺盛发酵温度8℃左右;中温发酵:旺盛发酵温度10~12℃;高温发酵:旺盛发酵温度15~18℃。国内一般发酵温度为:9~12℃。还原温度是指旺盛发酵结束后啤酒后熟阶段(主要是消除)时的温度,一般还原温度等于或高于发酵温度,这样既能保证啤酒质量又利于缩短发酵周期。发酵温度提高,发酵周期缩短,但代谢副产物量增加将影响啤酒风味且容易染菌;还原温度增加,啤酒后熟时间缩短,但容易染菌又不利于酵母沉淀和啤酒澄清。温度低,发酵周期延长。
④罐压
根据产品类型、麦汁浓度、发酵温度和酵母等的不同确定。一般发酵时罐压控制在0.07~0.08MPa。一般罐压为发酵温度值除以100(单位MPa)。采用带压发酵,可以抑制酵母的增殖,减少由于升温所造成的代谢副产物过多的现象,防止产生过量的高级醇、酯类,同时有利于的还原,并可以保证酒中的含量。啤酒中CO2含量和罐压、温度的关系为:
CO2(%,m/m)=0.298+0.04p-0.008t
其中 p --罐压(压力表读数)(MPa)
t --啤酒品温(℃)
⑤满罐时间
从批麦汁进罐到后一批麦汁进罐所需时间称为满罐时间。满罐时间长,酵母增殖量大,产生代谢副产物α-乙酰乳酸多,峰值高,一般在12~24h,在20h以内。
⑥发酵度
可分为低发酵度、中发酵度、高发酵度和超高发酵度。对于淡色啤酒发酵度的划分为:低发酵度啤酒,其真正发酵度48%~56%;中发酵度啤酒,其真正发酵度59%~63%;高发酵度啤酒,其真正发酵度65%以上,超高发酵度啤酒(干啤酒)其真正发酵度在75%以上。目前国内比较流行发酵度较高的淡爽性啤酒。
(4)锥形发酵罐工艺要求
①应有效的控制原料质量和糖化效果,每批次麦汁组成应均匀,如果各批麦汁组成相差太大,将会影响到酵母的繁殖与发酵。如10ºP麦汁成分要求为:浓度%(m/m)10±0.2,色度(EBC单位)5.0~8.0,pH5.4±0.2,α-氨基氮(mg/L)140~180。
②大罐的容量应与每次糖化的冷麦汁量以及每天的糖化次数相适应,要求在16h内装满一罐,多不能超过24h,进罐冷麦汁对热凝固物要尽量去除,如能尽量分离冷凝固物则更好。
③冷麦汁的温度控制要考虑每次麦汁进罐的时间间隔和满罐的次数,如果间隔时间长次数多,可以考虑逐批提高麦汁的温度,也可以考虑前一、二批不加酵母,之后的几批将全量酵母按一定比例加入,添加比例由小到大,但应注意避免麦汁染菌。也有采用前几批麦汁添加酵母,后一批麦汁不加酵母的办法。
④冷麦汁溶解氧的控制可以根据酵母添加量和酵母繁殖情况而定,一般要求每批冷麦汁应按要求充氧,混合冷麦汁溶解氧不低于8mg/L。
⑤控制发酵温度应保持相对稳定,避免忽高忽低。温度控制以采用自动控制为好。
⑥应尽量进行CO2回收,以便于进行CO2洗涤、补充酒中CO2和以CO2背压等。
⑦发酵罐采用不锈钢材料制作,以便于清洗和,当使用碳钢制作发酵罐时,应保持涂料层的均匀与牢固,不能出现表面凹凸不平的现象,使用过程中涂料不能脱落。发酵罐要装有高压喷洗装置,喷洗压力应控制在0.39~0.49MPa或更高。
(5)操作步骤(一罐法发酵)
①接种 选择已培养好的0代酵母或生产中发酵降糖正常,还原快、微生物指标合格的发酵罐酵母作为种子,后者可采用罐-罐的方式进行串种。接种量以满罐后酵母数在(1.2~1.5)×10个/ml为准。
②满罐时间 正常情况下,要求满罐时间不超过24h,扩培时可根据启况而定。满罐后每隔1天排放一次冷凝固物,共排3次。
③主发酵 温度10℃,普通酒10±0.5℃,优质酒9±0.5℃,旺季可以升高0.5℃。当外观糖度降至3.8%~4.2%时可封罐升压。发酵罐压力控制在0.10~0.15MPa。
④还原 主发酵结束后,关闭冷媒升温至12℃进行还原。含量降至0.10mg/L以下时,开始降温。
⑤降温 还原结束后降温,24h内使温度由12℃降至5℃,停留1天进行酵母回收。亦可在12℃发酵过程中回收酵母,以保证更多的高活性酵母。旺季或酵母不够用时可在主发酵结束后直接回收酵母。
⑥储酒 回收酵母后,锥形罐继续降温,24h内使温度降至-1℃~-1.5℃,并在此温度下储酒。储酒时间:淡季7天以上,旺季3天以上。
4.酵母的回收
锥形罐发酵法酵母的回收方法不同于传统发酵,主要区别有:回收时间不定,可以在啤酒降温到6~7℃以后随时排放酵母,而传统发酵只能在发酵结束后才能进行;回收的温度不固定,可以在6~7℃下进行,也可以在3~4℃或0~1℃下进行;回收的次数不固定,锥形罐回收酵母可分几次进行,主要是根据实际需要多次进行回收;回收的方式不同,一般采用酵母回收泵和计量装置、加压与充氧装置,同时配备酵母罐且体积较大,可容纳几个罐回收的酵母(相同或相近代数);储存方式不同,锥形罐一般不进行酵母洗涤,储存温度可以调节,储存条件较好。
一般情况下,发酵结束温度降到6~7℃以下时应及时回收酵母。若酵母回收不及时,锥底的酵母将很快出现"自溶"。回收酵母前锥底阀门要用75%(v/v)的棉球,回收或添加酵母的管路要定期用85℃的NaOH(俗称)溶液洗涤20分钟;管路每次使用前先通85℃的热水30分钟、0.25%的液(H2O2等)10分钟;管路使用后,先用清水冲洗5分钟,再用85℃热水20分钟。
酵母使用代数越多,的污染一般都会增加,酵母使用代数不要超过4代。对污染的酵母不要回收,做处理后再排放。
回收酵母时注意:要缓慢回收,防止酵母在压力突然降低造成酵母细胞破裂,适当备压;要除去上、下层酵母,回收中层强壮酵母;酵母回收后储存温度2~4℃,储存时间不要超过3天。
酵母泥回收后,要及时添加2~3倍的0.5~2.0℃的无菌水稀释,经80~100目的酵母筛过滤除去杂质,每天洗涤2~2.5次。
若回收酵母泥污染杂菌可以进行酸洗:食用级,用无菌水稀释至5%(m/m),加入回收的酵母泥中,调制pH2.2~2.5,搅拌均匀后静置3h以上,倾去上层酸水即可投入使用。经过酸洗后,可以杀灭99%以上的。
酵母使用代数:有人研究发现,在同样的条件下,2代酵母的发酵周期较长,但降糖、还原的能力较好;3代酵母在发酵周期、降糖、还原能力等方面,酵母活性;4代酵母以后,发酵周期逐渐延长,酵母的降糖能力和还原能力也逐渐下降,产品质量将变差。
如果麦汁的营养丰富(α-氨基氮含量高,大于180mg/L),回收酵母的活性高,而麦汁营养缺乏时,回收的酵母活性很差,对下一轮发酵和啤酒质量有明显影响。
回收酵母泥时用0.01%的美蓝染色测定酵母率,若率超过10%就不能再使用,一般回收酵母率应在5%以下。
5.CO2的回收
CO2是啤酒生产的重要副产物,根据理论计算,每1kg麦芽糖发酵后可以产生0.514kg的CO2,,每1kg葡萄糖可以产生0.489kg的CO2,实际发酵时前1~2天的CO2不纯,不能回收,CO2的实际回收率仅为理论值的45%~70%。经验数据为,啤酒生产过程中每百升麦汁实际可以回收CO2约为2~2.2kg。
CO2回收和使用工艺流程为:
CO2收集→洗涤→压缩→干燥→净化→液化和储存→气化→使用
①收集CO2 发酵1天后,检查排出CO2的纯度为99%~99.5%以上,CO2的压力为100~150kPa,经过泡沫捕集器和水洗塔除去泡沫和微量酒精及发酵副产物,不断送入橡皮气囊,使CO2回收设备连续均衡运转。
②洗涤 CO2进入水洗塔逆流而上,水则由上喷淋而下。有些还配备高锰酸
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