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啤酒发酵设备学习资料 早在1908年和1927年，德国纳旦（L. Nathan）博士就申请了立式密闭圆柱锥底罐的单罐发酵专利。1930年，纳旦建成了他的第一个“纳旦罐”。该罐内涂搪瓷，罐的高径比为2﹕l，罐身及锥底设有冷却夹套。纳旦强调卫生条件，麦汁冷却，麦汁通风以及在发酵前去除凝固物的重要性。发酵采用低温，罐内保压0.05MPa。试验中他观察到，罐中酒液的对流比传统平底发酵池强烈得多，发酵速度也快得多。发酵结束后，先对锥底进行冷却，然后排放酵母，再用二氧化碳洗涤酒液24～36h，排除生青味。12°P麦汁全部发酵和后熟只用12天。遗憾的是，他的创造在当时并未得到认可和推广。 60年代以后，圆柱锥底发酵罐（简称锥形罐）开始引起各国的注意。在纳旦罐的基础上，人们又作了多项改进，锥形罐的实用性能大大提高，并由室内走向露天，在生产中取得成功。之后，相继出现了其他类型的大型发酵罐，如日本的朝日罐（Asaki Tank，1965年），美国的通用罐（Uni—Tank，1968年），西班牙的球形罐（Spherotank，1975年），这些罐都各具特色。 我国在70年代末，开始采用室外锥形罐发酵，并逐步取代了传统的室内发酵。目前，全国新建和改建的啤酒厂，都已采用了露天锥形发酵罐。 第一节 锥形发酵罐的基本结构与性能 一、锥形发酵罐的特点 （1）具有锥底，角度在60°～90°之间，主发酵后回收酵母方便。为保证啤酒良好的过滤性，酵母多采用凝聚性能良好的菌株。 （2）罐体设有冷却夹套，冷却能力能满足工艺降温要求。罐的柱体部分设2～3段冷却夹套，锥体部分设一段冷却夹套，这种结构有利于酵母沉降和保存。 （3）锥形罐是密闭罐，可以回收CO2，也可进行CO2洗涤；既可作发酵罐用，又可作贮酒罐用。 （4）发酵罐中酒液的自然对流比较强烈。罐体愈高，对流作用愈强。对流强度与罐体形状、容量大小和冷却系统的控制有关。 （5）锥形罐具有相当的高度，凝聚力较强的酵母较易沉淀，而凝聚性差的酵母就需要借助其它手段进行酵母分离。 （6）锥底罐不仅适用于下面发酵，同样也适用于上面发酵，在山东很多啤酒厂已经使用锥形发酵罐生产上面发酵的小麦啤酒。 二、锥形发酵罐的结构与尺寸 锥形罐（见图6.1）的尺寸过去并没有严格的规定，高度可达40m，直径可超过10m。随着发酵理论的不断完善和酿酒技术的不断进步，为满足啤酒质量的要求，锥形罐必须按照一定的规范进行精心设计和制造。 酵母不但承受液压，还承受着气压，如果再考虑高浓度CO2即浓度梯度现象的因素，酵母的生理性能无疑会受到较大的影响。另外，锥形罐高度过大，发酵液对流过强，也容易形成搅拌发酵。因此罐内液位高度是一个重要的参数，它不仅影响发酵副产物的组成，同时影响酵母的活性和生理代谢。罐体高度和径高比应根据工艺要求确定。 经过实践证明，锥形发酵罐中麦汁的最高液位为15m；锥形贮酒罐的麦汁液位高度可据实际情况确定，因为后熟过程双乙酰分解已经完成，对于发酵的影响较小。 对于锥形罐的径高比有不同的观点，一般1﹕3～1﹕5为宜。.3）表示。通过正确的平面加工处理方法，可以降低“粗糙深度”。用轧辊处理可使平面“粗糙深度”达到0.6～0.8μm。通过磨光处理可使“粗糙深度”达到0.4～0.5μm。电子抛光处理可使“粗糙深度”达到0.3～0.4μm。 尤其是罐的底部和物料出口处，其“粗糙深度”必须要低，以防止微生物在粗糙表面处生存。这也涉及到焊缝的处理。今天，焊缝抛光后的“粗糙深度”要求达到0.4～0.5μm。 酵母细胞的大小约为6～10μm，经轧辊处理的材料，酵母细胞已无法进入。但细菌的大小却只有0.7～4μm，在罐壁的粗糙处，细菌就有可能在里面繁殖，从而导致污染。因此，对罐的表面进行抛光处理是极其重要的工作，同时也减轻了清洗杀菌的工作压力。 图6.1 现代化发酵车间一角 四、罐的保温 为了降低土建费用，锥形罐多放置于露天。所以，发酵罐要进行良好的保温，以降低生产中的耗冷量。所用的保温材料要求导热系数低、密度小、吸水率低，不易燃烧。目前，广泛应用的保温材料及其特点见表6.1所示。 表6.1 绝缘材料的性能 绝缘材料名称 导热系数/[kW/(m·℃)] 体积质量/（kg/m2） 吸水性 聚苯乙烯泡沫塑料 聚酰氨树脂 膨胀珍珠岩 0.029～0.035 0.021～0.042 0.035～0.047 20～30 30～40 40～130 极低 较低 易吸水 聚苯乙烯泡沫塑料是最佳绝缘材料，但价格较高。聚酰氨树脂价格较便宜，可现场发泡喷涂，施工方便，但易燃。两种材料的保温厚度应为15～20cm。膨胀珍珠岩因易吸水，保温性能要差一些。但它的价格低廉，使用厚度以20～25cm为宜。当然，保温材料的种类和厚度还要根据当地的气温和气