發酵的目的
酒精發酵設備從表面上去觀察酒精發酵，其過程十分簡單，它只是將糖化醪打入發酵罐後，接入酒母，就可以進行發酵了。但是，在酒精發酵過程中卻發生著十分複雜的生物化學變化過程：在這裡既有糖化醪中的澱粉和糊精繼續被糖化酶水解，生成糖分的作用(即後糖化作用)，也還有蛋白質在麴黴蛋白酶進一步水解下生成低分子含氮化合物如是是眎、動腖、肽和胺基酸的作用。生成的這些物質，有的被酵母吸收利用，合成酵母菌體細胞，另一部分則被發酵，生成酒精和CO2及其它副產物。
酒精發酵設備酒精生產，要求用最少的原料來生產儘可能多的酒精產品，並應儘量減少發酵損失，為了達到這一目的，必須創造如下有利條件來實現這一目的要求：
(1)在發酵前期，要創造條件，讓酵母菌繼續繁殖到一定數量。
(3)發酵過程的中期和後期，要創造厭氣條件，使酵母在無氧條件下將糖分發酵生成酒精。
(4)發酵過程中產生的CO2應設法排除，並注意加強對隨CO2逸出時被帶走酒精的捕集回收。
分類
酒精發酵的工藝方式不同，發酵設備也略有差異。從發酵形式來分，有開放式、半密閉式和密閉式三種。如果從材質上分，則可分為鋼板和水泥制兩種。
半密閉式發酵罐多採用鋼板製成，罐頂設有頂蓋，頂蓋上設有能啟閉的人孔。
結構
酒精發酵設備水泥制酒精酵罐系採用鋼筋水泥製成，形狀可分為圓形或方形兩種。有的製成密封式，也可製成敞口式。因水泥發酵罐有易腐蝕、逃酒和滅菌不徹底等缺點，所以一般廠多不採用。
特點
酒精發酵設備⑴把大罐的夾層當作蒸發器，液氨直接在夾套內蒸發，利用其氣化潛熱冷卻罐內的啤酒液，從而省卻了酒精水的中間換熱循環，節省能耗12%以上。
⑵把夾套當作蒸發器，由於夾套內的壓力比酒精水系統的要高，為此，設定了安全可靠、合理、結構新穎的蜂窩結構夾套，夾套與筒體組成的蜂窩狀結構，其強度和剛度相互得到了提高。夾套焊縫可減少30%。
⑶夾套做成分片式，與筒體的焊接完全避開筒體的縱、環向焊縫，避免了氨通過焊縫往罐內啤酒液泄漏的可能性。克服了其它夾套的缺點。
⑷可選用碳鋼或不鏽鋼材料，便於現場製造，降低製造成本，節省投資費用。
⑸占地面積小，並可避免使用酒精水冷卻系統帶來的酒精揮發對大氣帶來的污染，符合環保產品要求。
⑹設備底座可採用鋼架結構和混凝土結構，定貨時可根據用戶確定。
發酵罐的發展歷史
酒精發酵設備第二階段：1900-1940年，出現了200m3的鋼製發酵罐，在麵包酵母發酵罐中開始使用空氣分布器，機械攪拌開始用在小型的發酵罐中。
第三階段：1940-1960年，機械攪拌，通風，無菌操作和純種培養等一系列技術開始完善，發酵工藝過程的參數檢測和控制方面已出現，耐蒸汽滅菌的線上連續測定的pH電極和溶氧電極，計算機開始進行發酵過程的控制。發酵產品的分離和純化設備逐步實現商品化。
第四階段：1960-1979年，機械攪拌通風發酵罐的容積增大到80-150m3。由於大規模生產單細胞蛋白的需要，又出現了壓力循環和壓力噴射型的發酵罐，它可以克服—些氣體交換和熱交換問題。計算機開始在發酵工業上得到廣泛套用。
第五階段：1979年至今。生物工程和技術的迅猛發展，給發酵工業提出了新的課題。於是，大規模細胞培養發酵罐應運而生，胰島素，干擾素等基因工程的產品走上商品化。
工藝流程
澱粉酶
↓
原料→粉碎→拌料罐→往復泵→加熱器→1-5#蒸煮鍋 乾酵母
↑ ↓ ↓
│汽液分離器→ 小酒母
│↓↓
┎─┙粗製複合酶 糖化罐 大酒母
│↓ ↓↓
清液泵←清液酶解罐←糟液分離機←蒸餾塔 ← 往復泵← 1-10#發酵罐
↓ ↓
去污水處理品 合格產品
發酵原理
採用多級連續發酵法，將10個罐組成連續發酵罐組，各罐連續方式是從上一罐上部流入下一罐底部。投產時，先將酒母打入第一罐，同時加入糖化醪，在保持該罐主發酵狀態下，流加糖化醪至滿，然後自動流入第二罐，在保持兩罐主發酵狀態下，流加進入第三隻發酵罐，在保持三罐主發酵狀態下，向第三隻罐同時加入糖化醪，待第三罐流加滿後，自然流入第四罐，直到末罐。
發酵過程
發酵罐進料後調酸到PH4.2－4.7，發酵總周期：木薯60h－62h。
主要分為3個部分：
前酵期：入罐時溫度28℃－30℃，時間9h－11h，主要是菌體生長。前兩隻發酵罐一直處於前酵期。
主酵期：溫度保持在33℃－35℃，時間11h－13h，是產酒精發酵的關鍵時期。
後酵期：溫度比主酵期低，為31℃－33℃，時間36h－38h。
酒精發酵醪的成熟指標
酒精發酵設備還原糖測定採用DNS（3，5－二硝基水楊酸比色定糖法）法。發酵醪中的總殘糖量測定根據Saha等人所用的方法：取10mL發酵醪，加10mL25%HCI和30mL蒸餾水混合均勻，在100℃水浴中水解3h，水解液調至中性，然後用DNS法測定水解液中的還原糖。多級連續發酵法成熟發酵醪還原糖濃度在0.3%以下，總糖在0.8%以下。
2、酒精含量測定與蒸餾
發酵液中乙醇濃度的定量分析法用酒精比重計測定法。多級連續發酵法工藝過程成熟發酵醪酒精濃度在9.0%－9.5%。發酵醪成熟後開始放罐進入蒸餾工序，蒸餾工序採用汽相過兩塔蒸餾的方法。成熟的發酵醪在蒸餾工序完成後，進行酒精產品的提純和糟液的分離工作。
控制關鍵
1、釋放速度與發酵罐的數量問題
多級連續發酵法中，各罐基本上處於基本穩定狀態。根據蒙陰天久酒業的實踐，每小時進醪60m3，流加罐總容積為500m3，稀釋濃度太大，雖然營養成分較好，酵母繁殖快，但酵母來不及積累就流走，不能保持發酵罐內相對發酵的穩定，稀釋速度太低，造成設備利用率低，不利於生產的循環。
在發酵罐組中，除前幾罐流加發酵外，後面還要配置適量的罐作為後發酵用，並使前後發酵罐之間的醪液保持一定的濃度梯度。天久酒業共採用了10隻500m3發酵罐，流加速度為60m3/h。
2、發酵醪PH與溫度控制
適當降低發酵醪中PH的合理控制，是阻止多級連續發酵雜菌污染的主要措施。連續發酵要求無菌條件非常嚴格，PH應控制在4.2－4.7為宜。但PH值太低，不但會抑制雜菌的繁殖，同時也會抑制酵母的繁殖和代謝，還會使糖化酶鈍化，影響發酵結果。
多級連續發酵法中，酵母繁殖溫度為27℃－30℃，發酵溫度為33℃－35℃，如果溫度高於40℃，酒精發酵很難進行。產酸細菌繁殖最適溫度為37℃－50℃，因此高溫發酵易被細菌污染。
3、關於發酵醪濃度問題
酒精發酵要求在一定濃度的糖化醪中進行，醪液濃度的高低直接影響到生產業績。糖化醪濃度稀，雖然有利於酵母的生長代謝，能提高出酒率，但是濃醪發酵卻能提高設備利用率，節省水、電，降低生產成本，增加產量。因此，生產上建議儘量採用濃醪發酵。天久酒業糖化醪發酵濃度為8%，成熟醪酒精含量在9.3%%Vol。
對紅葡萄酒顏色的影響
酒精發酵設備葡萄酒發酵容器有水泥池、碳鋼罐、橡木桶、立式發酵罐和鏇轉罐。鏇轉罐有加熱、冷卻系統，能夠控制浸漬溫度，且具有一定的保壓能力，當發酵罐內壓力到達一定程度時才開始排氣，發酵剛啟動時產生的二氧化碳覆蓋在罐中葡萄漿果的上表面，既起到了防止氧化，又有二氧化碳浸漬作用。鏇轉罐可設定罐體轉動間隔時間和正反轉轉動圈數，葡萄漿果在鏇轉罐內定時轉動，使皮渣、汗液充分均勻，有利於色素浸提。
2、倒罐次數對紅葡萄酒顏色的影響
立式不鏽鋼罐發酵紅葡萄酒，在酒精發酵期間，倒罐的方法、倒罐的時間與倒罐的次數至關重要，是體現釀酒師水平的關鍵工藝點之一。倒罐俗稱打循環，就是將發酵罐底部的葡萄汁泵送至發酵罐上部，分開放式倒罐和封閉式倒罐。開放式倒罐將葡萄汁從罐底的出酒口放入中間容器中，然後再用泵送至罐頂部；封閉式倒罐是直接將泵的進酒口接到罐底的排酒口，直接泵送入罐頂部淋洗皮渣。
倒罐的主要作用有：
（1）使發酵基層，包括加入的原輔料充分混勻；
（2）壓帽防止皮渣乾燥，促進液相與固相之間的物質交換；
（3）使發酵基質通風，提供氧有利於酵母菌的活動，並可避免SO2還原為H2S。
許多酒廠在整個酒精發酵過程中只進行3-4次倒罐，主要在加亞硫酸、酵母、白砂糖時進行，其認為倒罐的主要作用僅僅是為了混勻發酵基質。但這遠遠不夠，因為隨著酒精發酵的進行，葡萄皮渣由於比重輕，另一方面由於發酵時不斷上升的CO2氣體，使皮渣上升，在罐內葡萄汁的上表面形成厚厚的一層，俗稱“帽”，結果造成上面的皮渣乾燥與汁液隔離，並且在與皮渣相接處的汁液形成飽和層，不利於浸提作用的進行，這時就需要用倒罐來淋洗整個皮渣表面，破壞形成的飽和層，使之有利於花色素、單寧等的浸提。
一般情況下，在乾紅葡萄酒整個酒精發酵過程中，需要進行三次開放式倒罐，第一次在加入果膠酶、活性乾酵母時，倒罐量約為罐體容積的1/20；第二次開放式發酵剛啟動時，倒罐量約為罐體容積的1/5；第三次可在加糖時進行，倒罐量約為罐體容積的1/10。至於封閉式倒罐，可在葡萄入料滿罐後進行第一次封閉式倒罐，其主要目的是為了將入料時加入的SO2充分混合均勻。其餘時間，可每天進行一次封閉式倒罐，每次倒罐體容積的1/5或每天進行2次封閉式倒罐，每次倒罐體容積的1/10，主要目的是為了混勻發酵基層和淋洗皮渣、破壞飽和層、加強色素浸提。
3、分離時間對紅葡萄酒原酒顏色的影響
紅葡萄酒發酵過程中，皮渣的分離沒有一個準確的時間與天數，它與葡萄原料質量，酒精發酵啟動的時間、發酵速度、發酵溫度及所要求生產的葡萄酒的種類密切相關。有的酒廠以浸漬發酵天數決定分離時間，有的酒廠以葡萄酒的比重來判定是否該分離，也有的酒廠直接在發酵終止時分離葡萄皮渣。在酒精發酵剛開始時，葡萄皮中的花色苷、單寧及芳香物質不斷地被浸提出來，但當葡萄酒的顏色達到一定程度時，酒中的花色素含量不再上升，酒的顏色不再加深，這時如果不分離葡萄皮渣繼續浸漬，葡萄皮渣會吸附一部分酒中的色素、使葡萄酒顏色變淺，而酒中單寧的含量隨著浸漬時間延長而上升。因此如果要生產在2-3年消費，顏色深、果香濃、酒體柔和、單寧含量較多的葡萄酒就應該縮短浸漬時間，一般也就在酒精發酵啟動後5-6天，比重在10-15天左右分離，最好的辦法是用肉眼觀察、比較，並用分光光度計測定其在520mm處吸光值，當酒中色素達到最高值時分離，發酵溫度控制在25-27℃為宜。相反，為了獲得需長期陳釀的葡萄酒就應延長浸漬時間，如果葡萄原料成熟度與質量好的話，可直接在酒精發酵中止時分離皮渣，使酒中富含單寧，具有較強的結構感，而發酵溫度可控制在27-30℃範圍內。
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