第六章發酵罐及附屬設備第一頁，共三十七頁，2022年，8月28日第二節嫌氣發酵罐不需要供氧結構簡單特點：介紹：酒精發酵罐啤酒發酵罐第二頁，共三十七頁，2022年，8月28日一、酒精發酵罐

酵母將糖轉化為酒精高轉化率條件：(1)滿足酵母生長和代謝的必要工藝條件(2)一定的生化反應時間(3)及時移走在生化反應過程中所釋放的生物熱厭氧微生物反應器（嫌氣發酵罐）第三頁，共三十七頁，2022年，8月28日酒精發酵罐的結構要求

滿足工藝要求，從結構上有利于發酵液的排出，有利于設備清洗、維修以及設備制造安裝方便等。第四頁，共三十七頁，2022年，8月28日酒精發酵罐筒體結構圓柱形，底蓋和頂蓋均為碟形或錐形。在酒精發酵過程中，為了回收二氧化碳氣體及其所帶出的部分酒精，發酵罐宜采用密閉式。罐頂裝有人孔、視鏡及二氧化碳回收管、進料管、接種管、壓力表和測量儀表接口管等。罐底裝有排料口和排污口。罐身上下部裝有取樣口和溫度計接口，對于大型發酵罐，為了便于維修和清洗，往往在近罐底也裝有人孔。第五頁，共三十七頁，2022年，8月28日第六頁，共三十七頁，2022年，8月28日發酵的冷卻裝置對于中小型發酵罐，多采用罐頂噴水淋于罐外壁表面進行膜狀冷卻；對于大型發酵罐，罐內裝有冷卻蛇管或罐內蛇管和罐外壁噴灑聯合冷卻裝置，為避免發酵車間的潮濕和積水，要求在罐體底部沿罐體四周裝有集水槽。采用罐外列管式噴淋冷卻的方法，具有冷卻發酵液均勻，冷卻效率高等優點。第七頁，共三十七頁，2022年，8月28日酒精發酵罐的洗滌過去均由人工操作，不僅勞動強度大，而且CO2氣體一旦未徹底排除，工人入罐清洗會發生中毒事故。目前，酒精發酵罐巳采用水力噴射洗滌裝置，從而改善了工人的勞動強度和提高了操作效率。大型發酵罐采用這種水力洗滌裝置尤為重要。第八頁，共三十七頁，2022年，8月28日水力噴射裝置是由一根兩頭裝有噴嘴的灑水管組成兩頭噴水管彎有一定的弧度噴水管上均勻地鉆有一定數量的小孔噴水管安裝時呈水平噴水管借活接頭和固定供水管相連接它是借噴水管兩頭噴嘴以一定噴出速度而形成的反作用力，使噴水管自動旋轉。第九頁，共三十七頁，2022年，8月28日高壓強的水力噴射洗滌裝置它是一根直立的噴水管，沿軸向安裝于罐的中央，水平噴水管接活接頭，上端和供水總管，下端和相垂直分配管相連接水流在較高壓力下，由水平噴水管出口處噴出，使其自動旋轉，并噴射到罐壁各處，而垂直的噴水管也以同樣的噴射到罐體四壁和罐底。約5min時間即可完成洗滌作業。第十頁，共三十七頁，2022年，8月28日二、啤酒發酵設備

近年來，啤酒發酵設備向大型、室外、聯合的方向發展，迄今為止，使用的大型發酵罐容量已達1500噸。大型化的目的：(1)

使啤酒質量均一化(2)由于啤酒生產的罐數減少，使生產合理化，降低了主要設備的投資。第十一頁，共三十七頁，2022年，8月28日(1)發酵容器材料的變化由陶器向木材---水泥----金屬材料演變現在的啤酒生產，后兩種材料都在使用。我國大多數啤酒發酵容器為內有涂料的鋼筋水泥槽，新建的大型容器一般使用不銹鋼。啤酒發酵容器的變遷過程第十二頁，共三十七頁，2022年，8月28日（2）開放式發酵容器向密閉式轉變小規模生產時，一般用開放式，對發酵的管理、泡沫形態的觀察和醪液濃度的測定等比較方便。隨著啤酒生產規模的擴大，發酵容器大型化，并為密閉式。從開放式轉向密閉發酵的最大問題是發酵時被氣泡帶到表面的泡蓋的處理。可用吸取法分離泡蓋。第十三頁，共三十七頁，2022年，8月28日（3）密閉容器的演變原來是在開放式長方形容器上面加弓形蓋子的密閉發酵槽；隨著技術革新過渡到用鋼板、不銹鋼或鋁制的臥式圓筒形發酵罐。后來出現的是立式圓筒體錐底發酵罐。目前使用的大型發酵罐主要是立式罐，如奈坦罐、聯合罐、朝日罐等。由于發酵罐容量的增大，要求清洗設備裝置也有很大的改進，大都采用CIP自動清洗系統。第十四頁，共三十七頁，2022年，8月28日傳統啤酒前、后發酵設備

(一)前發酵設備傳統的前發酵槽均置于發酵室內，發酵槽大部分為開口式。前發酵槽可為鋼板制，常見的采用鋼筋混凝土制成，也有用磚砌、外面抹水泥的發酵槽。形式以長方形或正方形為主。前發酵槽內要涂布一層特殊涂料作為保護層。采用不飽和聚脂樹脂、環氧樹脂或其他特殊涂料較為廣泛，但還未完全符合啤酒低溫發酵的防腐要求。第十五頁，共三十七頁，2022年，8月28日前發酵槽的底略有傾斜，利于廢水排出離槽底10-15cm處，伸出有嫩啤酒放出管為了維持發酵槽內醪液的低溫，在槽中裝有冷卻蛇管或排管。前發酵槽的冷卻面積，根據經驗，對下面啤酒發酵取每立方米發酵液約為0.2平方米冷卻面積，蛇管內通入0-2度的冰水。注意CO2的排放，防止中毒。第十六頁，共三十七頁，2022年，8月28日第十七頁，共三十七頁，2022年，8月28日密閉式發酵槽優點（1）可回收二氧化碳（2）減少前發酵室內通風換氣的耗冷量（3）減少雜菌污染機會。組成在槽內裝置冷卻蛇管在發酵室內配置冷卻排管，或采用空調裝置，使室內維持工藝所要求的溫度和濕度。第十八頁，共三十七頁，2022年，8月28日(二)前發酵罐1.發酵槽數目的確定采用小容量的發酵槽，將導致一系列非生產消耗的增加。容積小，槽數目多，又必然會增加投資費用，所以一般不宜采用。第十九頁，共三十七頁，2022年，8月28日(三)后發酵設備主要完成嫩啤酒的繼續發酵，并飽和二氧化碳，促進啤酒的穩定、澄清和成熟。根據工藝要求，貯酒室內要維持比前發酵室更低的溫度，一般要求0-2℃，特殊產品要求達到-2℃左右。后發酵過程殘糖較低，發酵溫和，故槽內一般無須再裝置冷卻蛇管。第二十頁，共三十七頁，2022年，8月28日第二十一頁，共三十七頁，2022年，8月28日后發酵槽的材料，一般用A3鋼板制造，內壁涂以防腐層。貯酒槽全部放置在隔熱的貯酒室內，維持一定的后酵溫度。毗鄰貯酒室外建有絕熱保暖的操作通道，在通道內進行后發酵過程的調節和操作。貯酒室和通道相隔的墻壁上開有一定直徑和數量的玻璃窺察窗，便于觀察后發酵室內部情況。通道內保持常溫，開啟發酵液的管道和閥門都接通到通道里。第二十二頁，共三十七頁，2022年，8月28日(四)后發酵罐

貯酒罐的容量應和啤酒過濾能力配合起來，即一天的過濾量要相當一個罐或幾個罐的貯酒量。一般小型啤酒廠，采用單個貯酒罐滿足每日裝酒產量，而大中型啤酒廠則要數個貯酒罐才能滿足要求。第二十三頁，共三十七頁，2022年，8月28日新型啤酒發酵設備1.圓筒體錐底發酵罐圓筒體錐底立式發酵罐(簡稱錐形罐)，已廣泛用于發酵啤酒生產。錐形罐可單獨用于前發酵或后發酵，還可以將前、后發酵合并在該罐進行(一罐法)。這種設備的優點：能縮短發酵時間，而且具有生產上的靈活性，故能適合于生產各種類型啤酒的要求。第二十四頁，共三十七頁，2022年，8月28日第二十五頁，共三十七頁，2022年，8月28日設備特點這種設備一般置于室外。已滅菌的新鮮麥汁與酵母由底部進入罐內；發酵最旺盛時，使用全部冷卻夾套，維持適宜的發酵溫度。冷媒多采用乙二醇或酒精溶液，也可使用氨(直接蒸發)作冷媒；CO2氣體由罐頂排出。罐身和罐蓋上均裝有人孔，罐頂裝有壓力表、安全閥和玻璃視鏡。在罐底裝有凈化的CO2充氣管。罐身裝有取樣管和溫度計接管。設備外部包扎良好的保溫層，以減少冷量損耗。第二十六頁，共三十七頁，2022年，8月28日優點（1）能耗低，采用的罐徑小，生產費用可以降低。（2）最終沉積在錐底的酵母，可打開錐底閥門，把酵母排出罐外，部分酵母留作下次待用。第二十七頁，共三十七頁，2022年，8月28日影響發酵設備造價的因素發酵設備大小、形式、操作壓力及所需的冷卻工作負荷。容器的形式主要指其單位容積所需的表面積，以m2/100L表示，這是影響造價的主要因素。第二十八頁，共三十七頁，2022年，8月28日大型發酵罐的設計罐的耐壓要求熱交換內部清洗第二十九頁，共三十七頁，2022年，8月28日罐的耐壓要求考慮CO2的回收。就必須使罐內的CO2維持一定的壓力，所以大罐就成為一個耐壓罐，就有必要設立安全閥。罐的工作壓力根據其不同的發酵工藝而有所不同。若作為前酵和貯酒兩用，就應以貯酒時CO2含量為依據，所需的耐壓程度要稍高于單用于前酵的罐。當壓力達到罐的設計壓力時，安全閥應開始開啟。安全閥最大的工作壓力是設計壓力加10％。第三十頁，共三十七頁，2022年，8月28日罐內真空罐內真空主要是系列的發酵罐在密閉條件下轉罐或進行內部清洗時造成的。大型發酵罐放料的速度很快造成一定的負壓。罐內留存一部分CO2氣體，在進行清洗時，CO2有被除去的可能，所以也可能造成真空。大型真空發酵罐應設防止真空的裝置。真空安全閥的作用是允許空氣進入罐內，以建立罐內外壓力的平衡。罐內CO2的除去量可根據進入的清洗液的堿含量算出，并進一步計算出需要進入罐內的空氣量。第三十一頁，共三十七頁，2022年，8月28日（三）CIP清洗系統所謂CIP系統，是cleaninplace的簡稱，意即內部清洗系統。啤酒發酵罐的容量正在逐步增大，這類發酵罐大部分安裝在室外，原來的清洗方法已不適用，必須采用自動化的噴洗裝置，即CIP清洗系統。第三十二頁，共三十七頁，2022年，8月28日CIP清洗工作程序是自動控制進行的，從控制盤上可以通過儀表記求下溫度、壓力及時間等參數。

第三十三頁，共三十七頁，2022年，8月28日清洗程序(1)預沖洗：在罐底的沉渣放了一半之后進行，每次預沖洗的時間為30秒，進行10次，是通過回轉噴嘴進行的，每次沖洗之后要有30秒的排放時間，主要排去底部的沉渣。(2)在箱底被沖干凈后，用足量的水充入CIP的供應及返回管線，改變系統進行堿預洗，自動地將清洗劑加入供水中，使清洗劑成為一種氯化了的堿性洗滌劑，其總堿度在3000～3300ppm之間，用這種堿液循環16分鐘。在此期間CIP供應泵吸引端注入蒸汽，使清洗液溫度維持在32℃左右。第三十四頁，共三十七頁，2022年，8月28日(3)中間沖洗：用CIP循環單位的水罐的清水進行4分鐘沖洗。(4)從氣動器來的空氣流入罐頂的固定噴頭，然后進行三次清水的噴沖，每次30秒，從罐頂沿罐的四周沖洗下來。(5)進行堿噴沖：用總堿度為3500-4000ppm的氯化