發(fā)酵罐中的酵母生長
數(shù)以百計的化合物的終混合決定了啤酒的口味。有些化合物的量很少，但也會-影響啤酒的整體風味。麥汁的成分確定了終產(chǎn)品中化合物可能的比例，但發(fā)酵是產(chǎn)生化合物并且適當混合以釀造出-啤酒的過程。簡言之，廣州發(fā)酵罐，發(fā)酵就是將糖轉(zhuǎn)化為酒精和-，但是發(fā)酵實際上是產(chǎn)生許多化合物的非常復雜的過程。通過將酵母這種有生命的微生物加入到麥汁來完成這個轉(zhuǎn)化過程。
酵母細胞通過所謂“芽殖”過程進行繁殖。在此過程中，酵母細胞在細胞壁上形成許多氣泡狀的突起。母細胞上的突起形成子細胞，并且某些母細胞的細胞質(zhì)和細胞核物質(zhì)可以穿過細胞壁到達子細胞。根據(jù)酵母菌株的不同，母細胞和子細胞可能連在一起，或者明確地分成獨立的細胞。子細胞繼續(xù)用同樣的方式繁殖，并導致酵母細胞總數(shù)的增長。
主發(fā)酵過程分為兩個階段：一個簡短的起發(fā)期或休眠期和一個對數(shù)生長期。從微生物學的觀點看，還有一些階段與酵母生長有關(guān)，但是它們不屬于啤酒釀造工藝的一部分。
固體發(fā)酵罐在中國所占市場份額以及應用情況
固體發(fā)酵罐在中國所占市場份額使用的分類按照發(fā)酵罐的固體發(fā)酵設(shè)備，分為立式雙驅(qū)干濕復混機類的和多聯(lián)全自動不銹鋼發(fā)酵罐類，按照微生物的生長代謝需要，分為好氣型發(fā)酵罐和厭氣型發(fā)酵灌。用于厭氣發(fā)酵(如生產(chǎn)酒精、溶劑)的發(fā)酵罐結(jié)構(gòu)可以較簡單。對這類發(fā)酵罐的要求是：能封閉；能承受一定壓力;有冷卻設(shè)備;罐內(nèi)盡量減少裝置，消滅死角，便于清洗滅菌。酒精和啤酒都屬于嫌氣發(fā)酵產(chǎn)物，其發(fā)酵罐因不需要通入昂貴的無菌空氣，因此在設(shè)備放大，制造和操作時，都比好氣發(fā)酵設(shè)備簡單得多。
用于好氣發(fā)酵的發(fā)酵罐因需向罐中連續(xù)通入大量無菌空氣，并為考慮通入空氣的利用率，故在發(fā)酵罐結(jié)構(gòu)上較為復雜，常用的有機械攪拌式發(fā)酵罐、鼓泡式發(fā)酵罐和氣升式發(fā)酵罐。
固體發(fā)酵設(shè)備采用內(nèi)循環(huán)方式，用攪拌槳分散和打碎氣泡，它溶氧速率高，混合效果好。儀表控制液體發(fā)酵罐罐體采用sus304或316l進口不銹鋼，罐內(nèi)配有自動噴淋清洗機頭，-生產(chǎn)過程符合-要求。發(fā)酵罐在廣泛應用于乳制品、飲料、生物工程、制藥、精細化工等行業(yè)。近年來隨著科學技術(shù)的不斷進步，作為關(guān)系-的發(fā)酵行業(yè)取得了飛速的發(fā)展，發(fā)酵設(shè)備也從傳統(tǒng)向現(xiàn)代化方向更新。
發(fā)酵罐的罐體主體設(shè)有夾層、保溫層、可加熱、冷卻、保溫功能。罐體與上下橢圓頭均采用旋壓r角加工，罐內(nèi)壁經(jīng)鏡面拋光處理，衛(wèi)生無死角，而全封閉設(shè)計-物料始終處于無污染的狀態(tài)下混合、發(fā)酵。設(shè)備配備空氣呼吸孔，cip清洗噴頭，人孔、進出料口等裝置。
固體發(fā)酵裝置廣泛應用于乳制品發(fā)酵、啤酒發(fā)酵、葡萄酒發(fā)酵、酒廠廢水處理設(shè)備、沼氣發(fā)酵設(shè)備等領(lǐng)域。
起發(fā)期
通氧發(fā)酵的麥汁在進入發(fā)酵罐后，就開始準備細胞生長的-一步。在起發(fā)階段，也稱為潛伏期或-期，不存在直觀的活動或酵母生長。在此期間，酵母開始吸收細胞生長所需的氧氣、養(yǎng)分和礦物質(zhì)。此時不產(chǎn)生其他細胞。酵母使用麥汁中的氧氣和養(yǎng)分產(chǎn)生繁殖所需的化合物。
起發(fā)期通常非常簡短，但是可持續(xù)24小時，具體依賴于酵母細胞的健康程度和發(fā)育能力以及開始時的溫度。起發(fā)期在細胞-一次分化時結(jié)束。此時，供應發(fā)酵罐，細胞開始加速分化，而且酵母細胞總數(shù)隨時間增加。然后，酵母進入稱為對數(shù)生長期的快速生長期。
對數(shù)生長期
酵母開始繁殖時，發(fā)酵速度隨著新細胞的形成而快速增加。每個原始酵母-產(chǎn)生2個細胞。然后每個-，總共形成4個細胞。4個細胞再次分化，發(fā)酵罐，產(chǎn)生8個細胞，如此循環(huán)往復。
在對數(shù)生長期，酵母細胞的數(shù)量成對數(shù)增加。在加速的初期后，如圖圖 17所示，生長速度基本為常數(shù)。發(fā)酵罐中的酵母細胞數(shù)從開始時的約每毫升2千萬上升到1高每毫升8千萬至1億2千萬。根據(jù)發(fā)酵溫度，發(fā)酵罐品牌，在80-100小時內(nèi)達到峰值細胞數(shù)。對數(shù)生長期受限于麥汁中可消耗的養(yǎng)分數(shù)量。按照設(shè)計，制約的養(yǎng)分為氧氣。
其它階段
如果--地繼續(xù)發(fā)酵過程，則酵母生長在固定期后將經(jīng)歷減速期，并-經(jīng)歷一個細胞總數(shù)下降的階段。
緊隨著對數(shù)生長期后，當死亡細胞數(shù)和新形成的細胞數(shù)近似相等時，細胞總數(shù)會達到平衡狀態(tài)。-，由于發(fā)酵副產(chǎn)品中-的濃度增大，死亡細胞數(shù)超過生成的細胞數(shù)，細胞總數(shù)就會下降。由于我們有意在對數(shù)生長末期去掉酵母并將啤酒從發(fā)酵罐轉(zhuǎn)移，所以這些階段不是啤酒釀造主發(fā)酵工藝的組成部分。
主酵階段
下表總結(jié)了大約5天中所發(fā)生的主發(fā)酵過程。在此期間，酵母細胞開始從麥汁中吸取營養(yǎng)，并將可發(fā)酵糖轉(zhuǎn)化成酒精和co2。如前所述，該反應為產(chǎn)熱反應，需要外部冷卻源來維持所需的發(fā)酵溫度。本單元以后的章節(jié)將討論這個過程。每次酵母細胞將糖分子轉(zhuǎn)化為酒精時，啤酒中的表觀浸出物的數(shù)量會減少。
酵母細胞數(shù)達到峰值約3天后，發(fā)酵速度達到1大值。當可發(fā)酵性浸出液的供給耗盡后，酵母細胞開始絮凝并沉淀到發(fā)酵罐底部，發(fā)酵速度下降。
浸出物轉(zhuǎn)化為酒精的程度稱為發(fā)酵度。該值通常用糖度值來表示(°b)，它表示加酵母的麥汁中實際已經(jīng)開始發(fā)酵的浸出液數(shù)量。有3個特定的發(fā)酵程度值對監(jiān)控主發(fā)酵和后酵工藝非常重要：
· 終發(fā)酵糖度
· 主酵糖度
· 發(fā)酵終了外觀糖度
終發(fā)酵糖度
對于給定的加酵母用麥汁樣品，可用于轉(zhuǎn)化的浸出物1大理論值。終發(fā)酵糖度是浸出液中可通過發(fā)酵所有可發(fā)酵物質(zhì)達到的1高的表觀發(fā)酵程度。可通過釀造過程中產(chǎn)生的麥汁和實驗室分析來確定其特征。通過主發(fā)酵和后酵來達到終發(fā)酵糖度。
主酵糖度
主酵表觀糖度是主發(fā)酵結(jié)束后，主發(fā)酵啤酒中保留的表觀浸出物的數(shù)量。如圖 18所示，在發(fā)酵期間，主發(fā)酵啤酒中的糖度不斷減少。只要發(fā)酵罐中有啤酒，而且活性酵母細胞可用來支持發(fā)酵，則浸出物的數(shù)量將會繼續(xù)減少。但是，需要將一定數(shù)量的可發(fā)酵性浸出液和酵母帶入后酵罐中，以提高后酵的活力。
因此，當主發(fā)酵啤酒中的糖度達到終發(fā)酵糖度以上的預定值時通常為1.5 – 2.5°b 以上，就認為主發(fā)酵已經(jīng)完成。在發(fā)酵序列的這個時刻，酵母開始絮凝，細胞數(shù)下降。在理想情況下，當啤酒在目標糖度時，而且細胞數(shù)下降到約每毫升6千萬時，應該轉(zhuǎn)移到后酵。當通過控制發(fā)酵罐冷卻的方法來轉(zhuǎn)移時，有可能影響釀造。
發(fā)酵終了外觀糖度
發(fā)酵終了外觀糖度是后酵結(jié)束后，啤酒中保留的表觀浸出物的數(shù)量。過程如圖 19所示，外推到后酵罐發(fā)酵結(jié)束。可以觀察到糖度慢慢減少，但是持續(xù)到終的低值。發(fā)酵終了外觀糖度應盡可能接近終發(fā)酵糖度。由于經(jīng)濟原因，我們需要-轉(zhuǎn)化所有可用的發(fā)酵性浸出物。同時也需要防止將浸出液帶到可能產(chǎn)生微生物和啤酒透明度問題的過濾過程中。本單元有關(guān)下面發(fā)酵的部分將詳細討論發(fā)酵終了外觀糖度和后酵工藝。
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