發酵技術的過程

發酵技術的過程是指利用微生物（如細菌、酵母菌、細胞等）引起的化學反應來改變物質結構和性質的一種生物技術。

一般來說，發酵技術的過程分為以下幾個步驟：

1.選擇菌種：根據不同的生產要求選擇適合的菌種，如產酸菌、青黴菌、酵母等。

2.生長培養：將選定的菌種在適宜的生長溫度、酸鹼度、氣體含量和營養條件下進行生長培養，通常是在液體或固體培養基中進行。

3.發酵過程：將培養好的菌種投入到發酵罐中，並控制發酵過程中的關鍵引數，如溫度、pH值、氧氣含量、營養物質等，以促進微生物的生長、代謝和產生所需的物質。

4.收穫產物：經過發酵過程後，可以得到所需的產物，如乳酸、酒精、醋酸、蛋白質等。

5.後處理：對產物進行純化、提純、乾燥等後處理過程，以提高產品質量和純度。

總之，發酵技術的過程是一系列複雜的化學和生物學反應，需控制多種引數，選取合適的菌種和培養條件，以提高發酵效率和產物質量。

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發酵工程的工藝過程

1、菌種製備

菌種是發酵工業之母，沒有菌種，就談不上微生物發酵。菌種一般分保藏菌種、搖瓶（茄子瓶等）菌種和種子罐菌種。保藏菌種是發酵生產的備用菌種，一般放在低溫乾燥狀態下儲存。保藏菌種進入生產接種之前，首先接入斜面進行活化，使菌種從休眠狀態轉為正常代謝狀態。用於活化的培養基一般營養豐富、易於吸收，有利於菌種的生長繁殖。活化後的菌種再進行擴大，將其接人搖瓶（茄子瓶等）中進行培養，此時所用的培養基 比保藏菌種用培養基更粗放，更經濟。搖瓶種子進一步擴大，接人種子罐進行培養。種子罐培養基比較接近發酵罐所用培養基成分，目的是讓菌種進一步適應發酵培養基的環境。種子罐種子培養好以後可適時進行大罐（通風 曲室）接種。

2、原料處理

發酵原料來源豐富，成分粗放，狀態不一，通常不能直接為微生物所利用，因而要進行預處理，才能作為微生物發酵用的培養基的成分。發酵原料一般要經過篩選、粉碎、蒸煮或水解後，再加上其他有關物質配製成發酵培養基。

3、接種培養

發酵培養基配製好以後，進行滅菌。待其冷卻後，適時進行接種。接種要保證在無菌條件下進行，以防汙染。無菌接種是發酵成敗的關鍵。

4、發酵控制

菌種接好後，提供必要的生長條件，菌體開始生長繁殖，進行新陳代謝，發酵累積代謝產物。必要的生產條件包括培養溫度、氧氣需求、pH指標、營養成分補充和泡沫消除等。所有這些條件要經常觀察、記錄、分析、改進，以保證發酵生產正常進行。在發酵過程中，還要經常觀察菌體的形態變化，測定代謝產物的積累情況，以決定放罐的最佳時間，進行收穫。

5、產品提取

發酵過程一旦完成，及時進行產品提取。根據不同的產品，採取不同的方法進行分離純化，以求獲得最高的產量和最好的質量。提取的方法一般有物理法（如過濾、離心、乾燥等）、化學法（吸附、蒸餾、層析、離子交換等）和生物法等。

發酵工程的工藝過程

1、菌種製備    菌種是發酵工業之母，沒有菌種，就談不上微生物發酵。菌種一般分保藏菌種、搖瓶（茄子瓶等）菌種和種子罐菌種。保藏菌種是發酵生產的備用菌種，一般放在低溫乾燥狀態下儲存。保藏菌種進入生產接種之前，首先接入斜面進行活化，使菌種從休眠狀態轉為正常代謝狀態。用於活化的培養基一般營養豐富、易於吸收，有利於菌種的生長繁殖。活化後的菌種再進行擴大，將其接人搖瓶（茄子瓶等）中進行培養，此時所用的培養基 比保藏菌種用培養基更粗放，更經濟。搖瓶種子進一步擴大，接人種子罐進行培養。種子罐培養基比較接近發酵罐所用培養基成分，目的是讓菌種進一步適應發酵培養基的環境。種子罐種子培養好以後可適時進行大罐（通風 曲室）接種。 2、原料處理    發酵原料來源豐富，成分粗放，狀態不一，通常不能直接為微生物所利用，因而要進行預處理，才能作為微生物發酵用的培養基的成分。發酵原料一般要經過篩選、粉碎、蒸煮或水解後，再加上其他有關物質配製成發酵培養基。 3、接種培養    發酵培養基配製好以後，進行滅菌。待其冷卻後，適時進行接種。接種要保證在無菌條件下進行，以防汙染。無菌接種是發酵成敗的關鍵。 4、發酵控制    菌種接好後，提供必要的生長條件，菌體開始生長繁殖，進行新陳代謝，發酵累積代謝產物。必要的生產條件包括培養溫度、氧氣需求、pH指標、營養成分補充和泡沫消除等。所有這些條件要經常觀察、記錄、分析、改進，以保證發酵生產正常進行。在發酵過程中，還要經常觀察菌體的形態變化，測定代謝產物的積累情況，以決定放罐的最佳時間，進行收穫。5、產品提取    發酵過程一旦完成，及時進行產品提取。根據不同的產品，採取不同的方法進行分離純化，以求獲得最高的產量和最好的質量。提取的方法一般有物理法（如過濾、離心、乾燥等）、化學法（吸附、蒸餾、層析、離子交換等）和生物法等。 

啤酒發酵過程

冷卻後的麥汁新增酵母以後，便是發酵的開始，整個發酵過程可以分為：酵母恢復階段，有氧呼吸階段，無氧呼吸階段。酵母接種後，開始在麥汁充氧的條件下，恢復其生理活性，以麥汁中的氨基酸為主要的氮源，可發酵糖為主要的碳源，進行呼吸作用，並從中獲取能量而發生繁殖，同時產生一系列的代謝副產物，此後便在無氧的條件下進行酒精發酵。

酵母恢復階段： 酵母細胞膜的主要組成物質是甾醇，當酵母在上一`輪繁殖完畢後，甾醇含量降的很低，因此當酵母再次接種的時候，首先要合成甾醇，產生新的細胞膜，恢復滲透性和進行繁殖甾醇的生物合成主要在不飽和脂肪酸和氧的參與下進行，合成代謝的主要能量來源由暫儲藏細胞內的肝糖和海藻糖提供。在次階段，酵母細胞基本不繁殖，所謂的酵母停滯期。一旦細胞膜形成，恢復滲透性，營養物質進入，酵母立即吸收糖類提供的能量，肝糖再行積累，供下一次接種使用。

有氧呼吸階段： 此階段主要是指酵母細胞以可發酵糖為主要能量來源，在氧的作用下進行繁殖。

無氧呼吸階段： 在此發酵過程中，絕大部分可發酵糖被分解成乙醇和二氧化碳。這些糖類被酵母吸收，進行酵解的順序是葡萄糖，果糖，蔗糖，麥芽糖，麥芽三糖。

下面發酵：

主發酵：

發酵階段 外觀狀態和要求

1.酵母繁殖期 麥汁新增酵母8-16個小時以後，液麵上出現二氧化碳小氣泡，逐漸形成白色的，乳脂狀的泡沫，酵母繁殖20小時以後立即進入主發酵槽。

2.起泡期 還槽4-5小時後，在麥汁表面逐漸出現更多的泡沫，由四周漸漸向中間，潔白細膩，厚而緊密，如花菜狀，有二氧化碳小氣泡上湧，並且帶出一些析出物。

3.高泡期 發酵後2-3天，泡沫增高，形成隆起，並因酒內酒花樹脂和蛋白質-單寧複合物開始析出而逐漸變為棕，此時為發酵旺盛期，需要人工降溫，但是不能太劇烈，以免酵母過早沉澱，影響發酵作用。

4.落泡期 發酵5天以後，發酵力逐漸減弱，二氧化碳氣泡減少，泡沫回縮，酒內析出物增加，泡沫變為棕褐色。

5.泡蓋形成期 發酵7-8天后，泡沫回縮，形成泡蓋，撇去所析出的多酚複合物，酒花樹脂，酵母細胞和其他雜質，此時應大幅度降溫，使酵母沉澱。

後發酵以及儲藏：麥汁經主發酵後的發酵液叫嫩啤酒，此時酒的二氧化碳含量不足，雙乙醯，乙醛，硫化氫等揮發性物質沒有減低到合理的程度，酒液的口敢不成熟，不適合飲用。大量的懸浮酵母和凝結析出的物質尚未沉澱下來，酒液不夠澄清，一般還要幾個星期的後發酵和貯酒期，啤酒的成熟和澄清均在後發酵和貯酒期。

上面發酵

上面發酵的主要方法：傳統的撇去法，落下法，巴頓聯合法，約克夏法。

上面發酵採用上面發酵酵母，在15-20攝氏度下進行發酵，細胞形成量較多，酵母回收比較複雜，代數遠遠超過下面發酵酵母，長久沒有衰退現象。

上面發酵的啤酒成熟快，裝置週轉快，啤酒有獨特的風味，但保質期短。一般不採用後發酵期，而是加膠處理，澄清一階段後，採用人工充二氧化碳，使達到飽和。

上面發酵和下面發酵的技術引數比較：

上面主發酵技術要求 下面發酵技術要求

接種溫度： 14-16 5-7

酵母新增量： 0.15-0.30% 0.4-0.6%

酵母增殖時間： 8-16小時 20小時左右

主發酵最高溫度： 18-20 7.5-9

主發酵時間： 4-6天 7-8天

發酵過程的概念，內容，典型的發酵過程包括哪幾個部分

發酵工程，是指採用現代工程技術手段，利用微生物的某些特定功能，為人類生產有用的產品，或直接把微生物應用於工業生產過程的一種新技術。發酵工程的內容包括菌種的選育、培養基的配製、滅菌、擴大培養和接種、發酵過程和產品的分離提純等方面。它是一級學科“輕工技術與工程”中的一個重要分支和重點發展的二級學科，在生物技術產業化過程中起著關鍵作用。1）“發酵”有“微生物生理學嚴格定義的發酵”和“工業發酵”，詞條“發酵工程”中的“發酵”應該是“工業發酵”。（2）工業生產上通過“工業發酵”來加工或製作產品，其對應的加工或製作工藝被稱為“發酵工藝”。為實現工業化生產，就必須解決實現這些工藝（發酵工藝）的工業生產環境、裝置和過程控制的工程學的問題，因此，就有了“發酵工程”。（3）發酵工程是用來解決按發酵工藝進行工業化生產的工程學問題的學科。發酵工程從工程學的角度把實現發酵工藝的發酵工業過程分為菌種、發酵和提煉（包括廢水處理）等三個階段，這三個階段都有各自的工程學問題，一般分別把它們稱為發酵工程的上游、中游和下游工程。（4）微生物是發酵工程的靈魂。近年來，對於發酵工程的生物學屬性的認識愈益明朗化，發酵工程正在走近科學。（5）發酵工程最基本的原理是發酵工程的生物學原理。發酵工程是指採用工程技術手段，利用生物（主要是微生物）和有活性的離體酶的某些功能，為人類生產有用的生物產品，或直接用微生物參與控制某些工業生產過程的一種技術。人們熟知的利用酵母菌發酵製造啤酒、果酒、工業酒精，乳酸菌發酵製造乳酪和酸牛奶，利用真菌大規模生產青黴素等都是這方面的例子。隨著科學技術的進步，發酵技術也有了很大的發展，並且已經進入能夠人為控制和改造微生物，使這些微生物為人類生產產品的現代發酵工程階段。現代發酵工程作為現代生物技術的一個重要組成部分，具有廣闊的應用前景。例如，用基因工程的方法有目的地改造原有的菌種並且提高其產量；利用微生物發酵生產藥品，如人的胰島素、干擾素和生長激素等。已經從過去簡單的生產酒精類飲料、生產醋酸和發酵麵包發展到今天成為生物工程的一個極其重要的分支，成為一個包括了微生物學、化學工程、基因工程、細胞工程、機械工程和計算機軟硬體工程的一個多學科工程。現代發酵工程不但生產酒精類飲料、醋酸和麵包，而且生產胰島素、干擾素、生長激素、抗生素和疫苗等多種醫療保健藥物，生產天然殺蟲劑、細菌肥料和微生物除草劑等農用生產資料，在化學工業上生產氨基酸、香料、生物高分子、酶、維生素和單細胞蛋白等。從廣義上講，發酵工程由三部分組成：是上游工程，中游工程和下游工程。其中上游工程包括優良種株的選育，最適發酵條件（pH、溫度、溶氧和營養組成）的確定，營養物的準備等。中游工程主要指在最適發酵條件下，發酵罐中大量培養細胞和生產代謝產物的工藝技術。這裡要有嚴格的無菌生長環境，包括髮酵開始前採用高溫高壓對發酵原料和發酵罐以及各種連線管道進行滅菌的技術；在發酵過程中不斷向發酵罐中通入乾燥無菌空氣的空氣過濾技術；在發酵過程中根據細胞生長要求控制加料速度的計算機控制技術；還有種子培養和生產培養的不同的工藝技術。此外，根據不同的需要，發酵工藝上還分類批量發酵：即一次投料發酵；流加批量發酵：即在一次投料發酵的基礎上，流加一定量的營養，使細胞進一步的生長，或得到的代謝產物；連續發酵：不斷地流加營養，並不斷地取出發酵液。在進行任何大規模工業發酵前，必須在實驗室規模的小發酵罐進行大量的實驗，得到產物形成的動力學模型，並根據這個模型設計中試的發酵要求，最後從中試資料再設計更大規模生產的動力學模型。由於生物反應的複雜性，在從實驗室到中試，從中試到大規模生產過程中會出現許多問題，這就是發酵工程工藝放大問題。下游工程指從發酵液中分離和純化產品的技術：包括固液分離技術（離心分離，過濾分離，沉澱分離等工藝），細胞破壁技術（超聲、高壓剪下、滲透壓、表面活性劑和溶壁酶等），蛋白質純化技術（沉澱法、色譜分離法和超濾法等），最後還有產品的包裝處理技術（真空乾燥和冰凍幹事燥等）。此外，在生產藥物和食品的發酵工業中，需要嚴格遵守美國聯邦食品和藥物管理局所公佈的cGMPs的規定，並要定時接受有關當局的檢查監督。

淺談我國傳統白酒的發酵工藝過程？

我國的白酒發酵技術雖源於黃酒，相對於黃酒歷史而言，白酒的生產技術還很不完善，故現代對白酒的發酵工藝進行了大量的研究，在五六十年代，影響最大的改革是全面總結了“煙臺操作法”，這個操作方法借鑑了酒精工業的麩皮曲及酒母製作兩個關健技術，並結合傳統的白酒工藝，形成了一套較為規範的操作法。當時總結了其特點是：“麩曲酒母、合理配料、低溫入窖、定溫蒸燒”十六個字。 由於濃香型酒在名優酒中的產量最大，深受消費者的喜愛，許多工廠和研究機構對濃香型大麴酒工藝進行了大量的研究。如研究控制低溫發酵，對發酵溫度曲線進行部結，提出了前期緩升，中期挺堅，後期緩落的策略。 此外還採用回醅發酵，即長期反覆發酵的酒醅，配加在新酒醅中，以老醅帶新醅，進行發酵的措施。或採用回糟發酵。有的也採用回酒發酵，成品酒依次分為頭級酒，二級酒，酒。二級酒倒回酒新酒醅中，再次入窖發酵，再次蒸餾，可將二級酒變為頭級酒。

微生物發酵工程工作流程？

微生物發酵過程即微生物反應過程，是指由微生物在生長繁殖過程中所引起的生化反應過程。 根據微生物的種類不同（好氧、厭氧、兼性厭氧），可以分為好氧性發酵和厭氧性發酵兩大類。（1）好氧性發酵 在發酵過程中需要不斷地通人一定量的無菌空氣，如利用黑麴黴進行檸檬酸發酵、利用棒狀桿菌進行穀氨酸發酵、利用黃單抱菌進行多糖發酵等等。（2）厭氧性發酵 在發酵時不需要供給空氣，如乳酸桿菌引起的乳酸發酵、梭狀芽抱桿菌引起的丙酮、丁醇發酵等。（3）兼性發酵 酵母菌是兼性厭氧微生物，它在缺氧條件下進行厭氣性發酵積累酒精，而在有氧即通氣條件下則進行好氧性發酵，大量繁殖菌體細胞。 按照裝置來分，發酵又可分為敞口發酵、密閉發酵、淺盤發酵和深層發酵。 一般敞口發酵應用於繁殖快並進行好氧發酵的型別，如酵母生產，由於其菌體迅速而大量繁殖，可抑制其他雜菌生長。所以敞口發酵裝置要求簡單。相反，密閉發酵是在密閉的裝置內進行，所以裝置要求嚴格，工藝也較複雜。淺盤發酵（表面培養法）是利用淺盤僅裝一薄層培養液，接人菌種後進行表面培養，在液體上面形成一層菌膜。在缺乏通氣裝置時，對一些繁殖快的好氧性微生物可利用此法。深層發酵法是指在液體培養基內部（不僅僅在表面）進行的微生物培養過程。 液體深層發酵是在青黴素等抗生素的生產中發展起來的技術。同其他發酵方法相比，它具有很多優點：①液體懸浮狀態是很多微生物的最適生長環境。②在液體中，菌體及營養物、產物（包括熱量）易於擴散，使發酵可在均質或擬均質條件下進行，便於控制，易於擴大生產規模。③液體輸送方便，易於機械化操作。④廠房面積小，生產效率高，易進行自動化控制，產品質量穩定。⑤產品易於提取、精製等。因而液體深層發酵在發酵工業中被廣泛應用。 發酵的一般過程 生物發酵工藝多種多樣，但基本上包括菌種製備、種子培養、發酵和提取精製等下游處理幾個過程。 發酵是微生物合成大量產物的過程，是整個發酵工程的中心環節。它是在無菌狀態下進行純種培養的過程。因此，所用的培養基和培養裝置都必須經過滅菌，通人的空氣或中途的補料都是無菌的，轉移種子也要採用無菌接種技術。通常利用飽和蒸汽對培養基進行滅菌，滅菌條件是在１２０℃（約０．ＩＭＰａ表壓）維持２０～３０ｍｉｎ。空氣除菌則採用介質過濾的方法，可用定期滅菌的乾燥介質來阻截流過的空氣中所含的微生物，從而製得無菌空氣。發酵罐內部的代謝變化（菌絲形態、菌濃、糖、氮含量、ｐＨ值，溶氧濃度和產物濃度等）是比較複雜的，特別是次級代謝產物發酵就更為複雜，它受許多因素控制。 發酵結束後，要對發酵液或生物細胞進行分離和提取精製，將發酵產物製成合乎要求的成品

糞便發酵技術是怎樣的

有機肥發酵原理

腐熟的豬糞有機肥一般需要兩個階段，即第一次高溫堆肥腐熟發酵階段和第二次陳化階段。不穩定的有機物通過腐熟過程，通過微生物作用下，轉化成穩定的腐殖質。其溫度變化可以界定是否腐熟。

第二階段：溫度初見降低，氧氣吸收率降低，臭味完全消失。相對於第一次堆肥腐熟來說，不能沒有第二次堆肥，因為二次堆肥可以降解難降解的有機物，嗜溫微生物菌落重新建立，從而有助於有機肥腐熟、減少植物毒性物質和抑制病原菌。

第一階段：通過配比原料基質，肥堆高氧吸收，產生高溫，可降解揮發性固體大量減少，臭味逐漸降低，肥堆顏色逐漸變化，需保持良好的曝氣和水分控制。

溫度升高階段：有機肥腐熟溫度上升到45℃，主要以放線菌、真菌和細菌為主，主要分解糖類和澱粉。甚至有源生物動物和動物參與。高溫階段：腐熟溫度達到45℃以上，嗜溫微生物被抑制，嗜熱主導。可溶解的有機物繼續被氧化分解，複雜的有機物（纖維素、半纖維素、蛋白質、木質素）也開始被分解。50℃左右（嗜熱真菌和放線菌）；60℃左右（嗜熱細菌和放線菌）；70℃左右（大多微生物已經不能適應）。最佳腐熟溫度為55℃，這是因為大多微生物在該溫度最活躍，最易分解有機物，病菌、蟲卵、雜草種子大多數會被殺死。降溫降低階段：嗜溫微生物又開始大量繁殖，佔據優勢，對殘餘難分解的有機物作進一步分解。此時微生物活性下降，堆肥腐熟需氧量降低，溫度下降，肥堆逐漸趨於穩定。

有機肥發酵方法

厭氧發酵：在缺氧或無氧條件下,主要利用厭氧微生物進行的堆肥化過程。最終產物除腐殖質類有機物、二氧化碳和甲烷外，還有氨、硫化氫和其他有機酸等還原性物質。工藝簡單、不需進行通風,但反應速率緩慢，堆肥化週期較長。

好氧發酵：在人工控制和一定碳氮比例（C/N）、水分、溫度和通風的情況下，通過微生物將有機質轉化為穩定的腐殖質的過程，這類堆肥無臭無蠅，反而有淡淡的泥土味。

有機肥發酵工藝

靜態條垛堆肥：無需翻堆，能夠確保堆體有效的達到高溫和病原菌體滅活，縮短堆肥週期。

動態條垛堆肥：通過人工或機械定期翻堆，來確保堆體好氧狀態。

反應器堆肥：在一個容器或幾個容器進行，能夠有效的控制溫度，水分，從而監控堆肥發酵程度。

啤酒發酵技術的工藝流程

生產工藝流程：

充氧冷麥汁→發酵→前發酵→主發酵→後發酵→貯酒→鮮啤酒

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菌種

啤酒發酵技術的發酵技術

現代發酵技術主要包括大容量發酵罐發酵法（其中主要是圓柱露天錐形發酵罐發酵法）、高濃糖化後稀釋發酵法、連續發酵法等。

（一） 錐形發酵罐發酵法

傳統啤酒是在正方形或長方形的發酵槽（或池）中進行的，裝置體積僅在5～30m，啤酒生產規模小，生產週期長。20世紀50年代以後，由於世界經濟的快速發展，啤酒生產規模大幅度提高，傳統的發酵裝置以滿足不了生產的需要，大容量發酵裝置受到重視。所謂大容量發酵罐是指發酵罐的容積與傳統發酵裝置相比而言。大容量發酵罐有圓柱錐形發酵罐、朝日罐、通用罐和球形罐。圓柱錐形發酵罐是目前世界通用的發酵罐，該罐主體呈圓柱形，罐頂為圓弧狀，底部為圓錐形，具有相當的高度（高度大於直徑），罐體設有冷卻和保溫裝置，為全封閉發酵罐。圓柱錐形發酵罐既適用於下面發酵，也適用於上面發酵，加工十分方便。德國釀造師發明的立式圓柱錐形發酵罐由於其諸多方面的優點，經過不斷改進和發展，逐步在全世界得到推廣和使用。我國自20世紀70年代中期，開始採用室外圓柱體錐形底發酵罐發酵法（簡稱錐形罐發酵法），目前國內啤酒生產幾乎全部採用此發酵法。

1．錐形罐發酵法的特點

（1）底部為錐形便於生產過程中隨時排放酵母，要求採用凝聚性酵母。

（2）罐本身具有冷卻裝置，便於發酵溫度的控制。生產容易控制，發酵週期縮短，染菌機會少，啤酒質量穩定。

（3）罐體外設有保溫裝置，可將罐體置於室外，減少建築投資，節省佔地面積，便於擴建。

（4）採用密閉罐，便於CO2洗滌和CO2回收，發酵也可在一定壓力下進行。即可做發酵罐，也可做貯酒罐，也可將發酵和貯酒合二為一，稱為一罐發酵法。

（5）罐內發酵液由於液體高度而產生CO2梯度（即形成密度梯度）。通過冷卻控制，可使發酵液進行自然對流，罐體越高對流越強。由於強烈對流的存在，酵母發酵能力提高，發酵速度加快，發酵週期縮短。

（6）發酵罐可採用儀表或微機控制，操作、管理方便。

（7）錐形罐既適用於下面發酵，也適用於上面發酵。

（8）可採用CIP自動清洗裝置，清洗方便。

（9）錐形罐加工方便（可在現場就地加工），實用性強。

（10）裝置容量可根據生產需要靈活調整，容量可從20～600m不等，最高可達1500m。

2. 錐形罐工作原理與罐體結構

（1）錐形發酵罐工作原理

錐形罐發酵法發酵週期短、發酵速度快的原因是由於錐形罐內發酵液的流體力學特性和現代啤酒發酵技術採用的結果。

接種酵母后，由於酵母的凝聚作用，使得罐底部酵母的細胞密度增大，導致發酵速度加快，發酵過程中產生的二氧化碳量增多，同時由於發酵液的液柱高度產生的靜壓作用，也使二氧化碳含量隨液層變化呈梯度變化（見表4-3-1），因此罐內發酵液的密度也呈現梯度變化，此外，由於錐形罐體外設有冷卻裝置，可以人為控制發酵各階段溫度。在靜壓差、發酵液密度差、二氧化碳的釋放作用以及罐上部降溫產生的溫差（1～2℃）這些推動力的作用下，罐內發酵液產生了強烈的自然對流，增強了酵母與發酵液的接觸，促進了酵母的代謝，使啤酒發酵速度大大加快，啤酒發酵週期顯著縮短。另外，由於提高了接種溫度、啤酒主發酵溫度、雙乙醯還原溫度和酵母接種量也利於加快酵母的發酵速度，從而使發酵能夠快速進行。

（2）錐形發酵罐基本結構

①罐頂部分

罐頂為一圓拱形結構，開孔用於放置可拆卸的大直徑法蘭，以安裝CO2和CIP管道及其連線件，罐頂還安裝防真空閥、過壓閥和壓力感測器等，罐內側裝有洗滌裝置，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。發酵罐的高度取決於圓柱體的直徑與高度。由於罐直徑大耐壓低，一般錐形罐的直徑不超過6m。罐體的加工比罐頂要容易，罐體外部用於安裝冷卻裝置和保溫層，並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，並分成2～3段，用管道引出與冷卻介質進管相連，冷卻層外覆以聚氨酯發泡塑料等保溫材料，保溫層外再包一層鋁合金或不鏽鋼板，也有使用彩色鋼板作保護層。

③圓錐底部分

圓錐底的夾角一般為60º～80º，也有90º～110º，但這多用於大容量的發酵罐。發酵罐的圓錐底高度與夾角有關，夾角越小錐底部分越高。一般罐的錐底高度佔總高度的1/4左右，不要超過1/3。圓錐底的外壁應設冷卻層，以冷卻錐底沉澱的酵母。錐底還應安裝進出管道、閥門、視鏡、測溫、測壓得感測元件等。

此外，罐的直徑與高度比通常為1：2～1：4，總高度最好不要超過16m，以免引起強烈對流，影響酵母和凝固物的沉降。制罐材料可用不鏽鋼或碳鋼，若使用碳鋼，罐內壁必須塗以對啤酒口味沒有影響的且無毒的塗料。發酵罐工作壓力可根據罐的工作性質確定，一般發酵罐的工作壓力控制在0.2～0.3MPa。罐內壁必須光滑平整，不鏽鋼罐內壁要進行拋光處理，碳鋼罐內壁塗料要均勻，無凹凸面，無顆粒狀凸起。

（3）錐形發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，發酵時自然對流越強烈，酵母發酵速度快，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為1：2，直徑與柱形部分麥汁高度之比應為1：1～1.5。

②罐容量 罐容量越大，麥汁滿罐時間越長，發酵增殖次數多、時間長，會造成雙乙醯前驅物質形成量增大，雙乙醯產生量大、還原時間長。此外，還會造成出酒、清洗、重新進麥汁等非生產時間延長，且用冷高峰期峰值高，造成供冷緊張。由於二氧化碳的釋放和泡沫的產生，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°（不鏽鋼罐常用錐角60°，內有塗料的鋼罐錐角為75°），以利於酵母的沉降與分離。

④冷卻夾套和冷卻面積 錐形發酵罐冷卻常採用間接冷卻。國內一般採用半圓管、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式冷卻。一次性冷酶（如液氨蒸發溫度為－3～－4℃）蒸發後的壓力為1.0MPa～1.2MPa,對夾套耐壓性要求較高。由於啤酒冰點溫度一般為－2.0～－2.7℃,為防止啤酒在罐內區域性結冰，冷媒溫度應在－3℃左右。國內常採用20%～30%的酒精水溶液，或20%丙二醇水溶液作為冷媒。

根據罐的容量不同，冷卻可採用二段式或三段式。冷卻面積根據罐體的材料而定，不鏽鋼材料一般為0.35～0.4m/m發酵液，碳鋼罐為0.5～0.62m/m發酵液。錐底冷卻面積不宜過大，防止貯酒期啤酒的結冰。

⑤隔熱層和防護層 絕熱層材料要求導熱係數小、體積質量低、吸水少、不易燃等特性。常用絕熱材料有聚醯胺樹脂、自熄式聚苯乙烯塑料、聚氨基甲酸乙酯、膨脹珍珠岩粉和礦渣棉等。絕熱層厚度一般為150～200mm。外保護層一般採用0.7～1.5mm厚的鋁合金板、馬口鐵板或0.5～0.7mm的不鏽鋼板，近來瓦楞型板比較受歡迎。

⑥罐體的耐壓 發酵產生一定的二氧化碳形成罐頂壓力（罐壓），應設有二氧化碳調節閥，罐頂設有安全閥。當二氧化碳排出、下酒速度過快、發酵罐洗滌時二氧化碳溶解等都會造成罐內出現負壓，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，避免罐內負壓的產生，造成發酵罐癟罐。

3．錐形罐發酵工藝

（1）錐形罐發酵的組合形式

錐形罐發酵生產工藝組合形式有以下幾種：

①發酵－貯酒式 此種方式，兩個罐要求不一樣，耐壓也不同，對於現代釀造來說，此方式意義不大。

②發酵－後處理式 即一個罐進行發酵，另一個罐為後熟處理。對發酵罐而言，將可發酵性成分一次完成，基本不保留可發酵性成分，發酵產生的CO2全部回收並貯存備用，然後轉入後處理罐進行後熟處理。其過程為將發酵結束的發酵液經離心分離，去除酵母和冷凝固物，再經薄板換熱器冷卻到貯酒溫度，進行1～2天的低溫貯存後開始過濾。

③發酵-後調整式 即前一個發酵罐類似一罐法進行發酵、貯酒，完成可發酵性成分的發酵，回收CO2、回收酵母，進行CO2洗滌，經適當的低溫貯存後，在後調整罐內對色澤、穩定性、CO2含量等指標進行調整，再經適當穩定後即可開始過濾操作。

（2）發酵主要工藝引數的確定

①發酵週期

由產品型別、質量要求、酵母效能、接種量、發酵溫度、季節等確定，一般12～24天。通常，夏季普通啤酒發酵週期較短，優質啤酒發酵週期較長，淡季發酵週期適當延長。

②酵母接種量

一般根據酵母效能、代數、衰老情況、產品型別等決定。接種量大小由新增酵母后的酵母數確定。發酵開始時：10～20×10個/ml；發酵旺盛時：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發酵最高溫度和雙乙醯還原溫度

啤酒旺盛發酵時的溫度稱為發酵最高溫度，一般啤酒發酵可分為三種類型：低溫發酵、中溫發酵和高溫發酵。低溫發酵：旺盛發酵溫度8℃左右；中溫發酵：旺盛發酵溫度10～12℃；高溫發酵：旺盛發酵溫度15～18℃。國內一般發酵溫度為：9～12℃。雙乙醯還原溫度是指旺盛發酵結束後啤酒後熟階段（主要是消除雙乙醯）時的溫度，一般雙乙醯還原溫度等於或高於發酵溫度，這樣既能保證啤酒質量又利於縮短髮酵週期。發酵溫度提高，發酵週期縮短，但代謝副產物量增加將影響啤酒風味且容易染菌；雙乙醯還原溫度增加，啤酒後熟時間縮短，但容易染菌又不利於酵母沉澱和啤酒澄清。溫度低，發酵週期延長。

④罐壓

根據產品型別、麥汁濃度、發酵溫度和酵母菌種等的不同確定。一般發酵時最高罐壓控制在0.07～0.08MPa。一般最高罐壓為發酵最高溫度值除以100（單位MPa）。採用帶壓發酵，可以抑制酵母的增殖，減少由於升溫所造成的代謝副產物過多的現象，防止產生過量的高階醇、酯類，同時有利於雙乙醯的還原，並可以保證酒中二氧化碳的含量。啤酒中CO2含量和罐壓、溫度的關係為：

CO2（%，m/m）=0.298+0.04p－0.008t

其中 p --罐壓（壓力錶讀數）（MPa）

t --啤酒品溫（℃）

⑤滿罐時間

從第一批麥汁進罐到最後一批麥汁進罐所需時間稱為滿罐時間。滿罐時間長，酵母增殖量大，產生代謝副產物α-乙醯乳酸多，雙乙醯峰值高，一般在12～24h，最好在20h以內。

⑥發酵度

可分為低發酵度、中發酵度、高發酵度和超高發酵度。對於淡色啤酒發酵度的劃分為：低發酵度啤酒，其真正發酵度48%～56%；中發酵度啤酒，其真正發酵度59%～63%；高發酵度啤酒，其真正發酵度65%以上，超高發酵度啤酒（乾啤酒）其真正發酵度在75%以上。目前國內比較流行發酵度較高的淡爽性啤酒。

（4）錐形發酵罐工藝要求

①應有效的控制原料質量和糖化效果，每批次麥汁組成應均勻，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大罐的容量應與每次糖化的冷麥汁量以及每天的糖化次數相適應，要求在16h內裝滿一罐，最多不能超過24h，進罐冷麥汁對熱凝固物要儘量去除，如能儘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罐的時間間隔和滿罐的次數，如果間隔時間長次數多，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，之後的幾批將全量酵母按一定比例加入，新增比例由小到大，但應注意避免麥汁染菌。也有采用前幾批麥汁新增酵母，最後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酵母新增量和酵母繁殖情況而定，一般要求每批冷麥汁應按要求充氧，混合冷麥汁溶解氧不低於8mg/L。

⑤控制發酵溫度應保持相對穩定，避免忽高忽低。溫度控制以採用自動控制為好。

⑥應儘量進行CO2回收，以便於進行CO2洗滌、補充酒中CO2和以CO2背壓等。

⑦發酵罐最好採用不鏽鋼材料製作，以便於清洗和殺菌，當使用碳鋼製作發酵罐時，應保持塗料層的均勻與牢固，不能出現表面凹凸不平的現象，使用過程中塗料不能脫落。發酵罐要裝有高壓噴洗裝置，噴洗壓力應控制在0.39～0.49MPa或更高。

（5）操作步驟（一罐法發酵）

①接種 選擇已培養好的0代酵母或生產中發酵降糖正常，雙乙醯還原快、微生物指標合格的發酵罐酵母作為種子，後者可採用罐－罐的方式進行串種。接種量以滿罐後酵母數在（1.2～1.5）×10個/ml為準。

②滿罐時間 正常情況下，要求滿罐時間不超過24h，擴培時可根據啟發情況而定。滿罐後每隔1天排放一次冷凝固物，共排3次。

③主發酵 溫度10℃，普通酒10±0.5℃,優質酒9±0.5℃，旺季可以升高0.5℃。當外觀糖度降至3.8%～4.2%時可封罐升壓。發酵罐壓力控制在0.10～0.15MPa。

④雙乙醯還原 主發酵結束後，關閉冷媒升溫至12℃進行雙乙醯還原。雙乙醯含量降至0.10mg/L以下時，開始降溫。

⑤降溫 雙乙醯還原結束後降溫，24h內使溫度由12℃降至5℃，停留1天進行酵母回收。亦可在12℃發酵過程中回收酵母，以保證更多的高活性酵母。旺季或酵母不夠用時可在主發酵結束後直接回收酵母。

⑥貯酒 回收酵母后，錐形罐繼續降溫，24h內使溫度降至-1℃～-1.5℃，並在此溫度下貯酒。貯酒時間：淡季7天以上，旺季3天以上。

4．酵母的回收

錐形罐發酵法酵母的回收方法不同於傳統發酵，主要區別有：回收時間不定，可以在啤酒降溫到6～7℃以後隨時排放酵母，而傳統發酵只能在發酵結束後才能進行；回收的溫度不固定，可以在6～7℃下進行，也可以在3～4℃或0～1℃下進行；回收的次數不固定，錐形罐回收酵母可分幾次進行，主要是根據實際需要多次進行回收；回收的方式不同，一般採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）；貯存方式不同，錐形罐一般不進行酵母洗滌，貯存溫度可以調節，貯存條件較好。

一般情況下，發酵結束溫度降到6～7℃以下時應及時回收酵母。若酵母回收不及時，錐底的酵母將很快出現自溶。回收酵母前錐底閥門要用75%（v/v）的酒精溶液棉球滅菌，回收或新增酵母的管路要定期用85℃的NaOH（俗稱火鹼）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；管路使用後，先用清水沖洗5分鐘，再用85℃熱水滅菌20分鐘。

酵母使用代數越多，厭氧菌的汙染一般都會增加，酵母使用代數最好不要超過4代。對厭氧菌汙染的酵母不要回收，最好做滅菌處理後再排放。

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胞破裂，最好適當備壓；要除去上、下層酵母，回收中層強壯酵母；酵母回收後貯存溫度2～4℃，貯存時間不要超過3天。

酵母泥回收後，要及時新增2～3倍的0.5～2.0℃的無菌水稀釋，經80～100目的酵母篩過濾除去雜質，每天洗滌2～2.5次。

若回收酵母泥汙染雜菌可以進行酸洗：食用級磷酸，用無菌水稀釋至5%（m/m），加入回收的酵母泥中，調製pH2.2～2.5，攪拌均勻後靜置3h以上，傾去上層酸水即可投入使用。經過酸洗後，可以殺滅99%以上的細菌。

酵母使用代數：有人研究發現，在同樣的條件下，2代酵母的發酵週期較長，但降糖、還原雙乙醯的能力較好；3代酵母在發酵週期、降糖、還原雙乙醯能力等方面最好，酵母活性最強；4代酵母以後，發酵週期逐漸延長，酵母的降糖能力和雙乙醯還原能力也逐漸下降，產品質量將變差。

如果麥汁的營養豐富（α-氨基氮含量高，大於180mg/L），回收酵母的活性高，而麥汁營養缺乏時，回收的酵母活性很差，對下一輪發酵和啤酒質量有明顯影響。

回收酵母泥時用0.01%的美藍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在5%以下。

5．CO2的回收

CO2是啤酒生產的重要副產物，根據理論計算，每1kg麥芽糖發酵後可以產生0.514kg的CO2，，每1kg葡萄糖可以產生0.489kg的CO2，實際發酵時前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%。經驗資料為，啤酒生產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→乾燥→淨化→液化和貯存→氣化→使用

①收集CO2 發酵1天后，檢查排出CO2的純度為99%～99.5%以上，CO2的壓力為100～150kPa，經過泡沫捕集器和水洗塔除去泡沫和微量酒精及發酵副產物，不斷送入橡皮氣囊，使CO2回收裝置連續均衡運轉。

②洗滌 CO2進入水洗塔逆流而上，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雜質。

③壓縮 水洗後的CO2氣體被無油潤滑CO2壓縮機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乾燥 經過2級壓縮後的CO2氣體（約1.8MPa），進入1臺乾燥器，器內裝有矽膠或分子篩，可以去除CO2中的水蒸汽，防止結冰。也有把乾燥放在淨化操作後。

⑤淨化 經過乾燥的CO2，再經過1臺活性碳過濾器淨化。器內裝有活性炭，清除CO2氣體中的微細雜質和異味。要求2臺並聯，其中1臺再生備用，內有電熱裝置，有的用蒸汽再生，要求應在37h內再生1次。

⑥液化和貯存 CO2氣體被幹燥和淨化後，通過列管式CO2淨化器。列管內流動的CO2氣體冷凝到－15℃以下時，轉變成－27℃、1.5MPa的液體CO2，進入貯罐，列管外流動的冷媒R22蒸發後吸入致冷機。

⑦氣化 液態CO2的貯罐壓力為1.45MPa（1.4～1.5之間），通過蒸汽加熱蒸發裝置，使液體CO2轉變為氣體CO2，輸送到各個用氣電。

回收的CO2純度要大於99.8%（v/v），其中水的的最高含量為0.05%，油的最高含量為5mg/L，硫的最高含量為0.5mg/L，殘餘氣體的最高含量為0.2%，將CO2溶於不能出現不愉快的味道和氣味。

6．錐形罐的清洗與消毒

在啤酒生產中，衛生管理至關重要。生產環節中清洗和消毒殺菌不嚴格所帶來的直接後果是：輕度汙染使啤酒口感差，保鮮期短，質量低劣；嚴重汙染可使啤酒酸敗和報廢。

（1）發酵大罐的微生物控制 啤酒發酵是純粹啤酒酵母發酵，發酵過程中的有害微生物的汙染是通過麥汁冷卻操作、輸送管道、閥門、接種酵母、發酵空罐等途徑傳播的，而發酵空罐則是最大的汙染源。因此，必須對啤酒發酵罐進行洗滌及消毒殺菌。

（2）殺菌劑的選擇 裝置、方法、殺菌劑對大罐洗滌質量起著決定作用，而選擇經濟、高效、安全的消毒殺菌劑則是關鍵。我國大多數啤酒廠所採用的殺菌劑大致有CIO2、雙氧水、過氧乙酸、甲醛等，使用效果最好的是CIO2。

（3）洗滌方法的選擇

①清水-鹼水-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，但並不安全。

②清水-鹼水-清水-殺菌劑（CIO2、過氧乙酸、雙氧水） 一般認為上述三種消毒劑最終分解產物無毒副作用，洗滌後不必沖洗。採用此種方法的廠家較多，其啤酒質量特別是口感、保鮮期會比第一種方法提高一個檔次。

③清水-鹼水-清水-消毒劑-無菌水 有的廠家認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，但如果無菌水細菌控制不合格也會帶來大罐重複汙染。

④清水-稀酸-清水-鹼水-清水-殺菌劑-無菌水 此種方法被認為是比較理想的洗滌方法。通過對長期使用的大罐內壁的檢查，可發現粘附有由草酸鈣、磷酸鈣和有機物組成的啤酒石，先用稀酸（磷酸、、硫酸）除去啤酒石，再進行洗滌和消毒殺菌，這樣會對啤酒質量有利。

（4）其它因素對大罐洗滌的影響

①CIP系統的設計:特別是管道角度、洗滌罐的容量及分佈、洗滌水的回收方法等，都會對洗滌殺菌產生影響。有些採用帶壓回收洗滌水，壓力過高會使洗滌水噴射產生阻力而影響洗滌效果。

②洗滌器：當前生產的洗滌器種類很多，應選擇噴射角度完全，不容易堵塞的萬向洗滌器。定期拆開大罐頂蓋對洗滌器進行檢查，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，也會在大罐內壁留下死角，洗滌的壓力一般應控制在0.25～0.4MPa。

④大罐內壁:有的大罐內壁採用環氧樹脂或T541塗料防腐，使用一段時間後會起泡或脫落，如果不及時檢查維修，就會在這些死角藏有細菌而汙染啤酒。

⑤洗滌時間:只要方法正確，裝置正常，一般清水沖洗每次15～20分鐘，鹼洗時間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：大罐洗滌完畢後放淨水，關閉底閥幾分鐘，然後再開啟，用無菌試管或無菌三角瓶，在火焰上取樣作無菌平皿培養24小時或厭氧菌培養7天，取樣方法不正確或者培養不嚴格也會使微生物測定不準確。

固態釀酒用玉米發酵技術過程？下曲的溫度是多少？

溫度控制在20到25攝氏度，時間為7到15天就好。

發酵條件好的釀酒客戶，可以採用恆溫室技術發酵，這樣發酵所需的時間和發酵的產量都是動態平衡的，處於一個很小的變動範圍之內，不會因為溫度的變化而影響發酵。只要保持發酵的最佳溫度範圍，同時控制好其它變數因素，即可達到最好的出酒率和出酒口感。溫度範圍為20到25攝氏度，時間為7天到15天。

沒有過多經濟預算的客戶，可以採用以下方面來達到最好的發酵溫度：發酵室內放置溫度計，夏季溫度過高時，可以開啟門窗通風或者室內噴霧來降溫。冬季氣溫較低，可以在室內放置火盆或者取暖器，讓溫度達到最佳溫度範圍。秋季，或者發酵室內溫度較低的，可以簡單的在發酵罐外面包裹廢棄的棉絮被褥加以保溫，記得使用前需要經過消毒殺菌處理。