傳統(tǒng)啤酒是在正方形或長方形的發(fā)酵槽(或池)中進(jìn)行的,設(shè)備體積僅在5~30m,啤酒生產(chǎn)規(guī)模小,生產(chǎn)周期長。20世紀(jì)50年代以后,由于世界經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,啤酒生產(chǎn)規(guī)模大幅度提高,傳統(tǒng)的發(fā)酵設(shè)備以滿足不了生產(chǎn)的需要,大容量發(fā)酵設(shè)備受到重視。所謂大容量發(fā)酵罐是指發(fā)酵罐的容積與傳統(tǒng)發(fā)酵設(shè)備相比而言。大容量發(fā)酵罐有圓柱錐形發(fā)酵罐、朝日罐、通用罐和球形罐。圓柱錐形發(fā)酵罐是目前通用的發(fā)酵罐,該罐主體呈圓柱形,罐頂為圓弧狀,底部為圓錐形,具有相當(dāng)?shù)母叨龋ǜ叨却笥谥睆剑?,罐體設(shè)有冷卻和保溫裝置,為全封閉發(fā)酵罐。圓柱錐形發(fā)酵罐既適用于下面發(fā)酵,也適用于上面發(fā)酵,加工十分方便。德國釀造師發(fā)明的立式圓柱錐形發(fā)酵罐由于其諸多方面的優(yōu)點,經(jīng)過不斷改進(jìn)和發(fā)展,逐步在*得到推廣和使用。我國自20世紀(jì)70年代中期,開始采用室外圓柱體錐形底發(fā)酵罐發(fā)酵法(簡稱錐形罐發(fā)酵法),目前國內(nèi)啤酒生產(chǎn)幾乎全部采用此發(fā)酵法。
1.錐形罐發(fā)酵法的特點
(1)底部為錐形便于生產(chǎn)過程中隨時排放酵母,要求采用凝聚性酵母。
(2)罐本身具有冷卻裝置,便于發(fā)酵溫度的控制。生產(chǎn)容易控制,發(fā)酵周期縮短,染菌機(jī)會少,啤酒質(zhì)量穩(wěn)定。
(3)罐體外設(shè)有保溫裝置,可將罐體置于室外,減少建筑投資,節(jié)省占地面積,便于擴(kuò)建。
(4)采用密閉罐,便于CO2洗滌和CO2回收,發(fā)酵也可在一定壓力下進(jìn)行。即可做發(fā)酵罐,也可做貯酒罐,也可將發(fā)酵和貯酒合二為一,稱為一罐發(fā)酵法。
(5)罐內(nèi)發(fā)酵液由于液體高度而產(chǎn)生CO2梯度(即形成密度梯度)。通過冷卻控制,可使發(fā)酵液進(jìn)行自然對流,罐體越高對流越強(qiáng)。由于強(qiáng)烈對流的存在,酵母發(fā)酵能力提高,發(fā)酵速度加快,發(fā)酵周期縮短。
(6)發(fā)酵罐可采用儀表或微機(jī)控制,操作、管理方便。
(7)錐形罐既適用于下面發(fā)酵,也適用于上面發(fā)酵。
(8)可采用CIP自動清洗裝置,清洗方便。
(9)錐形罐加工方便(可在現(xiàn)場就地加工),實用性強(qiáng)。
(10)設(shè)備容量可根據(jù)生產(chǎn)需要靈活調(diào)整,容量可從20~600m不等,高可達(dá)1500m。
2. 錐形罐工作原理與罐體結(jié)構(gòu)
(1)錐形發(fā)酵罐工作原理
錐形罐發(fā)酵法發(fā)酵周期短、發(fā)酵速度快的原因是由于錐形罐內(nèi)發(fā)酵液的流體力學(xué)特性和現(xiàn)代啤酒發(fā)酵技術(shù)采用的結(jié)果。
接種酵母后,由于酵母的凝聚作用,使得罐底部酵母的細(xì)胞密度增大,導(dǎo)致發(fā)酵速度加快,發(fā)酵過程中產(chǎn)生的二氧化碳量增多,同時由于發(fā)酵液的液柱高度產(chǎn)生的靜壓作用,也使二氧化碳含量隨液層變化呈梯度變化(見表4-3-1),因此罐內(nèi)發(fā)酵液的密度也呈現(xiàn)梯度變化,此外,由于錐形罐體外設(shè)有冷卻裝置,可以人為控制發(fā)酵各階段溫度。在靜壓差、發(fā)酵液密度差、二氧化碳的釋放作用以及罐上部降溫產(chǎn)生的溫差(1~2℃)這些推動力的作用下,罐內(nèi)發(fā)酵液產(chǎn)生了強(qiáng)烈的自然對流,增強(qiáng)了酵母與發(fā)酵液的接觸,促進(jìn)了酵母的代謝,使啤酒發(fā)酵速度大大加快,啤酒發(fā)酵周期顯著縮短。另外,由于提高了接種溫度、啤酒主發(fā)酵溫度、雙乙酰還原溫度和酵母接種量也利于加快酵母的發(fā)酵速度,從而使發(fā)酵能夠快速進(jìn)行。
(2)錐形發(fā)酵罐基本結(jié)構(gòu)
①罐頂部分
罐頂為一圓拱形結(jié)構(gòu),中央開孔用于放置可拆卸的大直徑法蘭,以安裝CO2和CIP管道及其連接件,罐頂還安裝防真空閥、過壓閥和壓力傳感器等,罐內(nèi)側(cè)裝有洗滌裝置,也安裝有供罐頂操作的平臺和通道。
②罐體部分
罐體為圓柱體,是罐的主體部分。發(fā)酵罐的高度取決于圓柱體的直徑與高度。由于罐直徑大耐壓低,一般錐形罐的直徑不超過6m。罐體的加工比罐頂要容易,罐體外部用于安裝冷卻裝置和保溫層,并留一定的位置安裝測溫、測壓元件。罐體部分的冷卻層有各種各樣的形式,如盤管、米勒扳、夾套式,并分成2~3段,用管道引出與冷卻介質(zhì)進(jìn)管相連,冷卻層外覆以聚氨酯發(fā)泡塑料等保溫材料,保溫層外再包一層鋁合金或不銹鋼板,也有使用彩色鋼板作保護(hù)層。
③圓錐底部分
圓錐底的夾角一般為60º~80º,也有90º~110º,但這多用于大容量的發(fā)酵罐。發(fā)酵罐的圓錐底高度與夾角有關(guān),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(yīng)設(shè)冷卻層,以冷卻錐底沉淀的酵母。錐底還應(yīng)安裝進(jìn)出管道、閥門、視鏡、測溫、測壓得傳感元件等。
此外,罐的直徑與高度比通常為1:2~1:4,總高度不要超過16m,以免引起強(qiáng)烈對流,影響酵母和凝固物的沉降。制罐材料可用不銹鋼或碳鋼,若使用碳鋼,罐內(nèi)壁必須涂以對啤酒口味沒有影響的且無毒的涂料。發(fā)酵罐工作壓力可根據(jù)罐的工作性質(zhì)確定,一般發(fā)酵罐的工作壓力控制在0.2~0.3MPa。罐內(nèi)壁必須光滑平整,不銹鋼罐內(nèi)壁要進(jìn)行拋光處理,碳鋼罐內(nèi)壁涂料要均勻,無凹凸面,無顆粒狀凸起。
(3)錐形發(fā)酵罐主要尺寸的確定
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1:1~4。一般徑高比越大,發(fā)酵時自然對流越強(qiáng)烈,酵母發(fā)酵速度快,但酵母不容易沉降,啤酒澄清困難。一般直徑與麥汁液位總高度之比應(yīng)為1:2,直徑與柱形部分麥汁高度之比應(yīng)為1:1~1.5。
②罐容量 罐容量越大,麥汁滿罐時間越長,發(fā)酵增殖次數(shù)多、時間長,會造成雙乙酰前驅(qū)物質(zhì)形成量增大,雙乙酰產(chǎn)生量大、還原時間長。此外,還會造成出酒、清洗、重新進(jìn)麥汁等非生產(chǎn)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(chǎn)生,罐有效容積一般為罐總量的80%左右。
③錐角 一般在60°~90°之間, 常用60°~75°(不銹鋼罐常用錐角60°,內(nèi)有涂料的鋼罐錐角為75°),以利于酵母的沉降與分離。
④冷卻夾套和冷卻面積 錐形發(fā)酵罐冷卻常采用間接冷卻。國內(nèi)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(tài)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(fā)式冷卻。一次性冷酶(如液氨蒸發(fā)溫度為-3~-4℃)蒸發(fā)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(nèi)局部結(jié)冰,冷媒溫度應(yīng)在-3℃左右。國內(nèi)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(jù)罐的容量不同,冷卻可采用二段式或三段式。冷卻面積根據(jù)罐體的材料而定,不銹鋼材料一般為0.35~0.4m/m發(fā)酵液,碳鋼罐為0.5~0.62m/m發(fā)酵液。錐底冷卻面積不宜過大,防止貯酒期啤酒的結(jié)冰。
⑤隔熱層和防護(hù)層 絕熱層材料要求導(dǎo)熱系數(shù)小、體積質(zhì)量低、吸水少、不易燃等特性。常用絕熱材料有聚酰胺樹脂、自熄式聚苯乙烯塑料、聚氨基甲酸乙酯、膨脹珍珠巖粉和礦渣棉等。絕熱層厚度一般為150~200mm。外保護(hù)層一般采用0.7~1.5mm厚的鋁合金板、馬口鐵板或0.5~0.7mm的不銹鋼板,近來瓦楞型板比較受歡迎。
⑥罐體的耐壓 發(fā)酵產(chǎn)生一定的二氧化碳形成罐頂壓力(罐壓),應(yīng)設(shè)有二氧化碳調(diào)節(jié)閥,罐頂設(shè)有安全閥。當(dāng)二氧化碳排出、下酒速度過快、發(fā)酵罐洗滌時二氧化碳溶解等都會造成罐內(nèi)出現(xiàn)負(fù)壓,因此必須安裝真空閥。下酒前要用二氧化碳或壓縮空氣背壓,避免罐內(nèi)負(fù)壓的產(chǎn)生,造成發(fā)酵罐"癟罐"。
3.錐形罐發(fā)酵工藝
(1)錐形罐發(fā)酵的組合形式
錐形罐發(fā)酵生產(chǎn)工藝組合形式有以下幾種:
①發(fā)酵-貯酒式 此種方式,兩個罐要求不一樣,耐壓也不同,對于現(xiàn)代釀造來說,此方式意義不大。
②發(fā)酵-后處理式 即一個罐進(jìn)行發(fā)酵,另一個罐為后熟處理。對發(fā)酵罐而言,將可發(fā)酵性成分一次完成,基本不保留可發(fā)酵性成分,發(fā)酵產(chǎn)生的CO2全部回收并貯存?zhèn)溆?,然后轉(zhuǎn)入后處理罐進(jìn)行后熟處理。其過程為將發(fā)酵結(jié)束的發(fā)酵液經(jīng)離心分離,去除酵母和冷凝固物,再經(jīng)薄板換熱器冷卻到貯酒溫度,進(jìn)行1~2天的低溫貯存后開始過濾。
③發(fā)酵-后調(diào)整式 即前一個發(fā)酵罐類似一罐法進(jìn)行發(fā)酵、貯酒,完成可發(fā)酵性成分的發(fā)酵,回收CO2、回收酵母,進(jìn)行CO2洗滌,經(jīng)適當(dāng)?shù)牡蜏刭A存后,在后調(diào)整罐內(nèi)對色澤、穩(wěn)定性、CO2含量等指標(biāo)進(jìn)行調(diào)整,再經(jīng)適當(dāng)穩(wěn)定后即可開始過濾操作。
(2)發(fā)酵主要工藝參數(shù)的確定
①發(fā)酵周期
由產(chǎn)品類型、質(zhì)量要求、酵母性能、接種量、發(fā)酵溫度、季節(jié)等確定,一般12~24天。通常,夏季普通啤酒發(fā)酵周期較短,啤酒發(fā)酵周期較長,淡季發(fā)酵周期適當(dāng)延長。
②酵母接種量
一般根據(jù)酵母性能、代數(shù)、衰老情況、產(chǎn)品類型等決定。接種量大小由添加酵母后的酵母數(shù)確定。發(fā)酵開始時:10~20×10個/ml;發(fā)酵旺盛時:6~7×10個/ml;排酵母后:6~8×10個/ml;0℃左右貯酒時:1.5~3.5×10個/ml。
③發(fā)酵高溫度和雙乙酰還原溫度
啤酒旺盛發(fā)酵時的溫度稱為發(fā)酵高溫度,一般啤酒發(fā)酵可分為三種類型:低溫發(fā)酵、中溫發(fā)酵和高溫發(fā)酵。低溫發(fā)酵:旺盛發(fā)酵溫度8℃左右;中溫發(fā)酵:旺盛發(fā)酵溫度10~12℃;高溫發(fā)酵:旺盛發(fā)酵溫度15~18℃。國內(nèi)一般發(fā)酵溫度為:9~12℃。雙乙酰還原溫度是指旺盛發(fā)酵結(jié)束后啤酒后熟階段(主要是消除雙乙酰)時的溫度,一般雙乙酰還原溫度等于或高于發(fā)酵溫度,這樣既能保證啤酒質(zhì)量又利于縮短發(fā)酵周期。發(fā)酵溫度提高,發(fā)酵周期縮短,但代謝副產(chǎn)物量增加將影響啤酒風(fēng)味且容易染菌;雙乙酰還原溫度增加,啤酒后熟時間縮短,但容易染菌又不利于酵母沉淀和啤酒澄清。溫度低,發(fā)酵周期延長。
④罐壓
根據(jù)產(chǎn)品類型、麥汁濃度、發(fā)酵溫度和酵母菌種等的不同確定。一般發(fā)酵時高罐壓控制在0.07~0.08MPa。一般高罐壓為發(fā)酵高溫度值除以100(單位MPa)。采用帶壓發(fā)酵,可以抑制酵母的增殖,減少由于升溫所造成的代謝副產(chǎn)物過多的現(xiàn)象,防止產(chǎn)生過量的醇、酯類,同時有利于雙乙酰的還原,并可以保證酒中二氧化碳的含量。啤酒中CO2含量和罐壓、溫度的關(guān)系為:
CO2(%,m/m)=0.298+0.04p-0.008t
其中 p --罐壓(壓力表讀數(shù))(MPa)
t --啤酒品溫(℃)
⑤滿罐時間
從*批麥汁進(jìn)罐到后一批麥汁進(jìn)罐所需時間稱為滿罐時間。滿罐時間長,酵母增殖量大,產(chǎn)生代謝副產(chǎn)物α-乙酰乳酸多,雙乙酰峰值高,一般在12~24h,在20h以內(nèi)。
⑥發(fā)酵度
可分為低發(fā)酵度、中發(fā)酵度、高發(fā)酵度和超高發(fā)酵度。對于淡色啤酒發(fā)酵度的劃分為:低發(fā)酵度啤酒,其真正發(fā)酵度48%~56%;中發(fā)酵度啤酒,其真正發(fā)酵度59%~63%;高發(fā)酵度啤酒,其真正發(fā)酵度65%以上,超高發(fā)酵度啤酒(干啤酒)其真正發(fā)酵度在75%以上。目前國內(nèi)比較流行發(fā)酵度較高的淡爽性啤酒。
(4)錐形發(fā)酵罐工藝要求
①應(yīng)有效的控制原料質(zhì)量和糖化效果,每批次麥汁組成應(yīng)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(fā)酵。如10ºP麥汁成分要求為:濃度%(m/m)10±0.2,色度(EBC單位)5.0~8.0,pH5.4±0.2,α-氨基氮(mg/L)140~180。
②大罐的容量應(yīng)與每次糖化的冷麥汁量以及每天的糖化次數(shù)相適應(yīng),要求在16h內(nèi)裝滿一罐,多不能超過24h,進(jìn)罐冷麥汁對熱凝固物要盡量去除,如能盡量分離冷凝固物則更好。
③冷麥汁的溫度控制要考慮每次麥汁進(jìn)罐的時間間隔和滿罐的次數(shù),如果間隔時間長次數(shù)多,可以考慮逐批提高麥汁的溫度,也可以考慮前一、二批不加酵母,之后的幾批將全量酵母按一定比例加入,添加比例由小到大,但應(yīng)注意避免麥汁染菌。也有采用前幾批麥汁添加酵母,后一批麥汁不加酵母的辦法。
④冷麥汁溶解氧的控制可以根據(jù)酵母添加量和酵母繁殖情況而定,一般要求每批冷麥汁應(yīng)按要求充氧,混合冷麥汁溶解氧不低于8mg/L。
⑤控制發(fā)酵溫度應(yīng)保持相對穩(wěn)定,避免忽高忽低。溫度控制以采用自動控制為好。
⑥應(yīng)盡量進(jìn)行CO2回收,以便于進(jìn)行CO2洗滌、補充酒中CO2和以CO2背壓等。
⑦發(fā)酵罐采用不銹鋼材料制作,以便于清洗和殺菌,當(dāng)使用碳鋼制作發(fā)酵罐時,應(yīng)保持涂料層的均勻與牢固,不能出現(xiàn)表面凹凸不平的現(xiàn)象,使用過程中涂料不能脫落。發(fā)酵罐要裝有高壓噴洗裝置,噴洗壓力應(yīng)控制在0.39~0.49MPa或更高。
(5)操作步驟(一罐法發(fā)酵)
①接種 選擇已培養(yǎng)好的0代酵母或生產(chǎn)中發(fā)酵降糖正常,雙乙酰還原快、微生物指標(biāo)合格的發(fā)酵罐酵母作為種子,后者可采用罐-罐的方式進(jìn)行串種。接種量以滿罐后酵母數(shù)在(1.2~1.5)×10個/ml為準(zhǔn)。
②滿罐時間 正常情況下,要求滿罐時間不超過24h,擴(kuò)培時可根據(jù)啟發(fā)情況而定。滿罐后每隔1天排放一次冷凝固物,共排3次。
③主發(fā)酵 溫度10℃,普通酒10±0.5℃,酒9±0.5℃,旺季可以升高0.5℃。當(dāng)外觀糖度降至3.8%~4.2%時可封罐升壓。發(fā)酵罐壓力控制在0.10~0.15MPa。
④雙乙酰還原 主發(fā)酵結(jié)束后,關(guān)閉冷媒升溫至12℃進(jìn)行雙乙酰還原。雙乙酰含量降至0.10mg/L以下時,開始降溫。
⑤降溫 雙乙酰還原結(jié)束后降溫,24h內(nèi)使溫度由12℃降至5℃,停留1天進(jìn)行酵母回收。亦可在12℃發(fā)酵過程中回收酵母,以保證更多的高活性酵母。旺季或酵母不夠用時可在主發(fā)酵結(jié)束后直接回收酵母。
⑥貯酒 回收酵母后,錐形罐繼續(xù)降溫,24h內(nèi)使溫度降至-1℃~-1.5℃,并在此溫度下貯酒。貯酒時間:淡季7天以上,旺季3天以上。
4.酵母的回收
錐形罐發(fā)酵法酵母的回收方法不同于傳統(tǒng)發(fā)酵,主要區(qū)別有:回收時間不定,可以在啤酒降溫到6~7℃以后隨時排放酵母,而傳統(tǒng)發(fā)酵只能在發(fā)酵結(jié)束后才能進(jìn)行;回收的溫度不固定,可以在6~7℃下進(jìn)行,也可以在3~4℃或0~1℃下進(jìn)行;回收的次數(shù)不固定,錐形罐回收酵母可分幾次進(jìn)行,主要是根據(jù)實際需要多次進(jìn)行回收;回收的方式不同,一般采用酵母回收泵和計量裝置、加壓與充氧裝置,同時配備酵母罐且體積較大,可容納幾個罐回收的酵母(相同或相近代數(shù));貯存方式不同,錐形罐一般不進(jìn)行酵母洗滌,貯存溫度可以調(diào)節(jié),貯存條件較好。
一般情況下,發(fā)酵結(jié)束溫度降到6~7℃以下時應(yīng)及時回收酵母。若酵母回收不及時,錐底的酵母將很快出現(xiàn)"自溶"。回收酵母前錐底閥門要用75%(v/v)的酒精溶液棉球滅菌,回收或添加酵母的管路要定期用85℃的NaOH(俗稱火堿)溶液洗滌20分鐘;管路每次使用前先通85℃的熱水30分鐘、0.25%的消毒液(H2O2等)10分鐘;管路使用后,先用清水沖洗5分鐘,再用85℃熱水滅菌20分鐘。
酵母使用代數(shù)越多,厭氧菌的污染一般都會增加,酵母使用代數(shù)不要超過4代。對厭氧菌污染的酵母不要回收,做滅菌處理后再排放。
回收酵母時注意:要緩慢回收,防止酵母在壓力突然降低造成酵母細(xì)胞破裂,適當(dāng)備壓;要除去上、下層酵母,回收中層強(qiáng)壯酵母;酵母回收后貯存溫度2~4℃,貯存時間不要超過3天。
酵母泥回收后,要及時添加2~3倍的0.5~2.0℃的無菌水稀釋,經(jīng)80~100目的酵母篩過濾除去雜質(zhì),每天洗滌2~2.5次。
若回收酵母泥污染雜菌可以進(jìn)行酸洗:食用級磷酸,用無菌水稀釋至5%(m/m),加入回收的酵母泥中,調(diào)制pH2.2~2.5,攪拌均勻后靜置3h以上,傾去上層酸水即可投入使用。經(jīng)過酸洗后,可以殺滅99%以上的細(xì)菌。
酵母使用代數(shù):有人研究發(fā)現(xiàn),在同樣的條件下,2代酵母的發(fā)酵周期較長,但降糖、還原雙乙酰的能力較好;3代酵母在發(fā)酵周期、降糖、還原雙乙酰能力等方面,酵母活性強(qiáng);4代酵母以后,發(fā)酵周期逐漸延長,酵母的降糖能力和雙乙酰還原能力也逐漸下降,產(chǎn)品質(zhì)量將變差。
如果麥汁的營養(yǎng)豐富(α-氨基氮含量高,大于180mg/L),回收酵母的活性高,而麥汁營養(yǎng)缺乏時,回收的酵母活性很差,對下一輪發(fā)酵和啤酒質(zhì)量有明顯影響。
回收酵母泥時用0.01%的美藍(lán)染色測定酵母死亡率,若死亡率超過10%就不能再使用,一般回收酵母死亡率應(yīng)在5%以下。
5.CO2的回收
CO2是啤酒生產(chǎn)的重要副產(chǎn)物,根據(jù)理論計算,每1kg麥芽糖發(fā)酵后可以產(chǎn)生0.514kg的CO2,,每1kg葡萄糖可以產(chǎn)生0.489kg的CO2,實際發(fā)酵時前1~2天的CO2不純,不能回收,CO2的實際回收率僅為理論值的45%~70%。經(jīng)驗數(shù)據(jù)為,啤酒生產(chǎn)過程中每百升麥汁實際可以回收CO2約為2~2.2kg。
CO2回收和使用工藝流程為:
CO2收集→洗滌→壓縮→干燥→凈化→液化和貯存→氣化→使用
①收集CO2 發(fā)酵1天后,檢查排出CO2的純度為99%~99.5%以上,CO2的壓力為100~150kPa,經(jīng)過泡沫捕集器和水洗塔除去泡沫和微量酒精及發(fā)酵副產(chǎn)物,不斷送入橡皮氣囊,使CO2回收設(shè)備連續(xù)均衡運轉(zhuǎn)。
②洗滌 CO2進(jìn)入水洗塔逆流而上,水則由上噴淋而下。有些還配備高錳酸鉀洗滌器,能除去氣體中的有機(jī)雜質(zhì)。
③壓縮 水洗后的CO2氣體被無油潤滑CO2壓縮機(jī)2級壓縮。第1級壓縮到0.3MPa(表壓),冷凝到45℃;第2級壓縮到1.5~1.8MPa(表壓),冷凝到45℃。
④干燥 經(jīng)過2級壓縮后的CO2氣體(約1.8MPa),進(jìn)入1臺干燥器,器內(nèi)裝有硅膠或分子篩,可以去除CO2中的水蒸汽,防止結(jié)冰。也有把干燥放在凈化操作后。
⑤凈化 經(jīng)過干燥的CO2,再經(jīng)過1臺活性碳過濾器凈化。器內(nèi)裝有活性炭,清除CO2氣體中的微細(xì)雜質(zhì)和異味。要求2臺并聯(lián),其中1臺再生備用,內(nèi)有電熱裝置,有的用蒸汽再生,要求應(yīng)在37h內(nèi)再生1次。
⑥液化和貯存 CO2氣體被干燥和凈化后,通過列管式CO2凈化器。列管內(nèi)流動的CO2氣體冷凝到-15℃以下時,轉(zhuǎn)變成-27℃、1.5MPa的液體CO2,進(jìn)入貯罐,列管外流動的冷媒R22蒸發(fā)后吸入致冷機(jī)。
⑦氣化 液態(tài)CO2的貯罐壓力為1.45MPa(1.4~1.5之間),通過蒸汽加熱蒸發(fā)裝置,使液體CO2轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏wCO2,輸送到各個用氣電。
回收的CO2純度要大于99.8%(v/v),其中水的的高含量為0.05%,油的高含量為5mg/L,硫的高含量為0.5mg/L,殘余氣體的高含量為0.2%,將CO2溶于不能出現(xiàn)不愉快的味道和氣味。
6.錐形罐的清洗與消毒
在啤酒生產(chǎn)中,衛(wèi)生管理至關(guān)重要。生產(chǎn)環(huán)節(jié)中清洗和消毒殺菌不嚴(yán)格所帶來的直接后果是:輕度污染使啤酒口感差,保鮮期短,質(zhì)量低劣;嚴(yán)重污染可使啤酒酸敗和報廢。
(1)發(fā)酵大罐的微生物控制 啤酒發(fā)酵是純粹啤酒酵母發(fā)酵,發(fā)酵過程中的有害微生物的污染是通過麥汁冷卻操作、輸送管道、閥門、接種酵母、發(fā)酵空罐等途徑傳播的,而發(fā)酵空罐則是大的污染源。因此,必須對啤酒發(fā)酵罐進(jìn)行洗滌及消毒殺菌。
(2)殺菌劑的選擇 設(shè)備、方法、殺菌劑對大罐洗滌質(zhì)量起著決定作用,而選擇經(jīng)濟(jì)、、安全的消毒殺菌劑則是關(guān)鍵。我國大多數(shù)啤酒廠所采用的殺菌劑大致有CIO2、雙氧水、過氧乙酸、甲醛等,使用效果的是CIO2。
(3)洗滌方法的選擇
①清水-堿水-清水這種方法是比較原始的洗滌方法,目前在中小型啤酒廠中使用較多,雖然洗滌成本低,但不能充分殺死所有微生物,而且會對啤酒口感帶來影響。也有采用定期用甲醛洗滌殺菌,但并不安全。
②清水-堿水-清水-殺菌劑(CIO2、過氧乙酸、雙氧水) 一般認(rèn)為上述三種消毒劑終分解產(chǎn)物無毒副作用,洗滌后不必沖洗。采用此種方法的廠家較多,其啤酒質(zhì)量特別是口感、保鮮期會比*種方法提高一個檔次。
③清水-堿水-清水-消毒劑-無菌水 有的廠家認(rèn)為這種方法對微生物控制比較安全,又可避免萬一消毒劑殘留而帶來的副作用,但如果無菌水細(xì)菌控制不合格也會帶來大罐重復(fù)污染。
④清水-稀酸-清水-堿水-清水-殺菌劑-無菌水 此種方法被認(rèn)為是比較理想的洗滌方法。通過對長期使用的大罐內(nèi)壁的檢查,可發(fā)現(xiàn)粘附有由草酸鈣、磷酸鈣和有機(jī)物組成的啤酒石,先用稀酸(磷酸、硝酸、硫酸)除去啤酒石,再進(jìn)行洗滌和消毒殺菌,這樣會對啤酒質(zhì)量有利。
(4)其它因素對大罐洗滌的影響
①CIP系統(tǒng)的設(shè)計:特別是管道角度、洗滌罐的容量及分布、洗滌水的回收方法等,都會對洗滌殺菌產(chǎn)生影響。有些采用帶壓回收洗滌水,壓力過高會使洗滌水噴射產(chǎn)生阻力而影響洗滌效果。
②洗滌器:當(dāng)前生產(chǎn)的洗滌器種類很多,應(yīng)選擇噴射角度*,不容易堵塞的萬向洗滌器。定期拆開大罐頂蓋對洗滌器進(jìn)行檢查,以免洗滌器因異物而堵塞。
③洗滌泵及壓力:如果泵的壓力過小,洗滌液噴射無力,也會在大罐內(nèi)壁留下死角,洗滌的壓力一般應(yīng)控制在0.25~0.4MPa。
④大罐內(nèi)壁:有的大罐內(nèi)壁采用環(huán)氧樹脂或T541涂料防腐,使用一段時間后會起泡或脫落,如果不及時檢查維修,就會在這些死角藏有細(xì)菌而污染啤酒。
⑤洗滌時間:只要方法正確,設(shè)備正常,一般清水沖洗每次15~20分鐘,堿洗時間20分鐘,殺菌時間20~30分鐘,總時間控制在90~100分鐘是比較理想的。
⑥微檢取樣方法:大罐洗滌完畢后放凈水,關(guān)閉底閥幾分鐘,然后再打開,用無菌試管或無菌三角瓶,在火焰上取樣作無菌平皿培養(yǎng)24小時或厭氧菌培養(yǎng)7天,取樣方法不正確或者培養(yǎng)不嚴(yán)格也會使微生物測定不準(zhǔn)確。
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