ビール醸造における発酵装置

自家醸造から商業醸造に至るまで、発酵容器は常に不可欠なものであった。それらはほぼ時代とともに変化してきた。ビール発酵設備は発酵槽と酵母膨張槽に分けられ、原料仕込み、調理、殺菌、冷却などの機能を持つ。発酵槽処理製品の製造は、微生物の生命活動と代謝に必要な条件を提供でき、操作と制御が容易でなければならない。

発酵槽

発酵槽は、今日のビール製造に使用される最も一般的な発酵システムである。その名の通り、密閉容器は底が円錐形の縦長の円筒で、通常は上部が受け皿状になっている。その他の単純な工程では、発酵槽は開放容器で、開口部が1つだけの単純なものもある。開放発酵槽とも呼ばれる。

適格な発酵槽は、次のような特徴を備えていなければならない：

• タイトな構造であるべき
• 良好な液体混合特性
• 優れた物質移動相の熱伝達率
• 信頼性の高い検出装置、安全装置、制御装置を装備

発酵タンク容量

一般的に、500L以下の発酵槽は実験室用発酵槽、500～5000Lの発酵槽はパイロット試験用発酵槽、5000L以上の発酵槽は生産規模用発酵槽と考えられている。

円筒形円錐形発酵槽

円形簡易円錐底縦型発酵槽（コニカルタンクと呼ばれる）は、上面発酵または下面発酵によるビール製造に使用されてきた。コニカルタンクは、前発酵や後発酵に単独で使用することも、タンク内で前発酵と後発酵を組み合わせることもできる（ワンポット方式）。

この装置の利点は、発酵時間を短縮でき、生産に柔軟性があるため、さまざまな種類のビールの生産に適していることだ。

特徴

このような装置は一般的に屋外に設置される。殺菌された新鮮な麦汁とイーストがタンクの底から入り、発酵がピークに達すると、すべての冷却ジャケットが適正な発酵温度を維持するために使用される。

冷媒はエチレングリコールやアルコール溶液を使用し、アンモニア（蒸発させたもの）を冷媒として使用することも可能で、CO2ガスはタンク上部から排出される。タンク本体とタンク蓋にはマンホールがあり、タンク上部には圧力計、安全弁、ガラスサイトグラスが設置されている。

タンク底部には精製CO2ガスチューブが設置されている。タンクにはサンプリングチューブと温度計が接続されている。装置の外側は、冷却能力の損失を減らすために、良好な断熱層で包まれています。

アドバンテージだ：

エネルギー消費量が少なく、パイプ径が小さいため、生産コストを削減できる。

コーンの底に沈殿したイーストは、コーンの底にあるバルブを開いてタンクから排出し、次の使用のためにイーストを残すことができる。

発酵設備のコストに影響

発酵装置のサイズ、形状、運転圧力、必要な冷却作業量。容器の形状とは、単位体積あたりに必要な表面積のことで、単位は㎡/100Lで表され、コストに影響する主な要因である。

タンク圧力要件

二酸化炭素の回収を考えてみよう。タンク内の二酸化炭素を一定の圧力に保つ必要があるため、大きなタンクは圧力タンクとなり、安全弁を設置する必要がある。

タンクの使用圧力は発酵プロセスによって異なる。予備発酵とワイン貯蔵の両方に使用する場合は、貯蔵中のCO2含有量に応じて決定する必要があり、必要な耐圧は予備発酵のみに使用するタンクよりも高くなる。圧力が貯蔵タンクの設計圧力に達すると、安全弁が開き始めます。安全弁の最大作動圧力は設計圧力＋10%です。

タンク真空

タンク内が真空になるのは、一連のタンクの移送や内部洗浄によるものである。 発酵タンク 密閉条件下で大型発酵槽の供給速度は非常に速く、一定の負圧が発生する。タンク内には炭酸ガスが一部残っており、洗浄時に除去されるため、真空状態になることもある。大型の真空発酵槽には、真空を防止する装置を取り付ける必要がある。真空安全バルブの機能は、タンク内に空気が入り、タンク内外の圧力バランスを確立することである。

洗浄液に含まれるアルカリ分に応じて、タンク内のCO2除去量を算出し、さらにタンクに入るべき空気量を算出することができる。

タンク内の対流と熱交換

発酵槽内の発酵液の対流は、二酸化炭素の効果に依存する。コニカルタンク内の発酵液全体が二酸化炭素含有量の勾配を形成する。比重の小さい発酵液は上方に浮き上がる揚力を持つ。

また、発酵中に上昇する炭酸ガスの気泡は、周囲の液体に対して抗力を持つ。この抗力と揚力によって発生する気体の撹拌により、タンク内容物は循環し、発酵液の混相熱交換が促進される。冷却作業中のビール温度の変化も、タンク内容物の対流循環を引き起こすことがある。