От домашнего до коммерческого пивоварения емкости для брожения всегда были неотъемлемой частью. С течением времени они практически не изменились. Оборудование для брожения пива делится на емкости для брожения и емкости для расширения дрожжей, которые выполняют функции подготовки сырья, приготовления, стерилизации, охлаждения и так далее. Оборудование для обработки бродильного сырья должно обеспечивать условия, необходимые для жизнедеятельности и метаболизма микроорганизмов, а также быть простым в эксплуатации и управлении.
Ферментер
Ферментеры - самая распространенная система брожения, используемая сегодня при производстве пива. Как следует из названия, закрытый сосуд представляет собой вертикальный цилиндр с коническим дном и, как правило, блюдцеобразным верхом. Для других простых процессов ферментер представляет собой открытый сосуд, иногда имеющий только одно отверстие. Его также можно назвать открытым ферментером.
Квалифицированный ферментер должен обладать следующими характеристиками:
- Должна иметь плотную структуру
- Хорошие характеристики смешивания жидкостей
- Отличная теплопроводность фаз массопереноса
- Оснащен надежными и надежными компонентами обнаружения, безопасности и контрольными приборами
Объем бродильной емкости
Принято считать, что емкость ферментера объемом менее 500 л - это лабораторный ферментер; ферментер объемом 500-5000 л - это ферментер для опытных испытаний; ферментер объемом более 5000 л - это ферментер для производства.
Цилиндрический конический ферментер
Круглый упрощенный вертикальный ферментер с коническим дном (так называемый конический танк) используется для производства пива с верхним или нижним брожением. Коническая емкость может использоваться отдельно для предварительного или последующего брожения, а также для комбинированного предварительного и последующего брожения в емкости (метод "одного горшка").
Преимущество оборудования заключается в том, что оно позволяет сократить время брожения и обладает гибкостью производства, поэтому может быть использовано для изготовления различных сортов пива.
Характеристики
Такие устройства обычно размещают на открытом воздухе. Стерилизованное свежее сусло и дрожжи поступают в резервуар снизу; когда брожение достигает своего пика, все охлаждающие рубашки используются для поддержания надлежащей температуры брожения.
В качестве хладагента используется этиленгликоль или спиртовой раствор, также можно использовать аммиак (испаренный); газ CO2 выходит из верхней части резервуара. На корпусе и крышке резервуара имеются люки, а верхняя часть резервуара оснащена манометром, предохранительным клапаном и стеклянным смотровым окошком.
На дне резервуара установлена трубка для подачи очищенного газа CO2. Резервуар оснащен трубкой для отбора проб и штуцером для подключения термометра. Снаружи оборудование обернуто хорошим изоляционным слоем, чтобы уменьшить потерю холодопроизводительности.
Преимущество:
Низкое энергопотребление и малый диаметр труб позволяют снизить производственные затраты.
Для дрожжей, осевших на дно конуса, можно открыть клапан на дне конуса, чтобы вылить дрожжи из резервуара и сохранить некоторое количество дрожжей для следующего использования.
Влияние на стоимость оборудования для ферментации
Размер, форма, рабочее давление и необходимый объем охлаждения оборудования для ферментации. Форма емкости означает площадь поверхности, приходящуюся на единицу объема, выраженную в ㎡/100 л, что является основным фактором, влияющим на стоимость.
Требования к давлению в резервуаре
Рассмотрим регенерацию углекислого газа. Необходимо поддерживать определенное давление CO2 в резервуаре, поэтому большой резервуар становится резервуаром под давлением, и необходимо установить предохранительный клапан.
Рабочее давление резервуара зависит от процесса ферментации. Если он используется как для предварительного брожения, так и для хранения вина, его следует определять в зависимости от содержания CO2 во время хранения, и требуемое сопротивление давлению выше, чем у резервуара, используемого только для предварительного брожения. Когда давление достигает расчетного давления резервуара, предохранительный клапан должен начать открываться. Максимальное рабочее давление предохранительного клапана - это расчетное давление плюс 10%.
Вакуум в резервуаре
Вакуум в резервуаре образуется в результате переноса или внутренней очистки серии бродильные ёмкости в закрытых условиях. Скорость подачи в большой ферментер очень высока, и создается определенное отрицательное давление. В резервуаре остается часть газа CO2, который может быть удален во время очистки, поэтому также может возникнуть вакуум. Большие вакуумные ферментеры должны быть оснащены устройствами для предотвращения вакуума. Функция вакуумного предохранительного клапана заключается в том, чтобы позволить воздуху проникнуть в резервуар и установить баланс давления внутри и снаружи резервуара.
В соответствии с содержанием щелочи в моющем растворе можно рассчитать количество удаляемого CO2 в резервуаре, а также количество воздуха, которое должно поступать в резервуар.
Конвекция и теплообмен в резервуаре
Конвекция бродильного бульона в ферментере зависит от воздействия CO2. Вся ферментационная жидкость в коническом резервуаре образует градиент содержания углекислого газа. Ферментированная жидкость с меньшим удельным весом имеет возможность всплывать вверх.
Кроме того, поднимающиеся пузырьки углекислого газа во время ферментации оказывают давление на окружающую жидкость. Благодаря перемешиванию газа, возникающему под действием силы сопротивления и подъемной силы, содержимое резервуара циркулирует и способствует смешанному теплообмену бродильной жидкости. Изменение температуры пива при охлаждении также может вызвать конвективную циркуляцию содержимого танка.