啤酒，由大麥和啤酒花為主要原料，經(jīng)過釀造發(fā)酵所得而成得酒精飲料。麥汁經(jīng)過冷卻后，加入無菌空氣輸送到發(fā)酵罐中，再加入酵母，就開始發(fā)酵了。我們要為酵母的生命活動提供較為適宜的溫度，然而發(fā)酵過程會產(chǎn)生熱，因此要對發(fā)酵罐進行冷卻降溫來控制罐內(nèi)酒液的溫度。
 

發(fā)酵罐的冷卻方法

可以采用內(nèi)部冷卻和外部冷卻兩種方式。顧名思義，內(nèi)部冷卻是將冷卻裝置置于發(fā)酵罐中，如冷卻棒或冷卻線圈。這種冷卻方式的弊端很明顯，因為在罐內(nèi)與酒液直接接觸，提高了發(fā)酵中感染雜菌和野生酵母的風(fēng)險。并且冷卻效果差，冷卻效率低。
 
因此絕大多數(shù)酒飲發(fā)酵罐都采用外部盤管或彌勒板的方式進行冷卻控溫。
 

說到這里，以天泰啤酒發(fā)酵罐為例，先為大家插播一段發(fā)酵罐結(jié)構(gòu)的介紹。

我們常見的啤酒發(fā)酵罐是三層結(jié)構(gòu)。最里層與酒液接觸的是食品級304不銹鋼制作的內(nèi)膽。按工藝計算在內(nèi)膽外層的部分區(qū)域包裹了彌勒板夾套。然后是保溫層。天泰發(fā)酵罐使用的是聚氨酯，導(dǎo)熱系數(shù)低、密度小、吸水率低，不易燃燒，符合發(fā)酵罐保溫材料要求。保溫層外面是我們能看得見摸得著的、由304不銹鋼制作的外壁。
 

夾套冷卻vs盤管冷卻

夾套一般有兩種形式，一種是彌勒板，一種是盤帶（管）。冷卻介質(zhì)進入夾套，隔著內(nèi)膽與罐內(nèi)酒液進行熱交換達到降溫效果。
 

 
彌勒板的凹凸設(shè)計能夠使冷卻介質(zhì)形成湍流，防止罐壁熱交換緩慢引發(fā)結(jié)冰現(xiàn)象，達到更加均勻的冷卻效果。這會彌補一部分小型罐體內(nèi)部酒液熱對流不充分的缺點，因此對于10噸或20噸以下的發(fā)酵罐優(yōu)先選擇彌勒板冷卻夾套設(shè)計。
 
盤帶（管）的用于優(yōu)點在于可實現(xiàn)機器自動焊接，減少人工成本和降低人工焊接的不穩(wěn)定性。大型罐體，如50噸、100噸、300噸、600噸等，罐體內(nèi)部熱對流比較劇烈，即使盤帶沒有好的湍流效果也不至于罐體結(jié)冰。
 

冷卻介質(zhì)的選擇

在選擇降溫介質(zhì)時，需要考慮介質(zhì)的傳熱性能、蒸汽壓力、毒性、易燃性等因素。
 
傳統(tǒng)的大型啤酒廠將盤帶中直接通入液氨降溫。但由于氨的危險性較大，這種降溫方式在現(xiàn)代啤酒廠中逐漸被替代。目前，常用的冷卻介質(zhì)主要包括水、乙醇和乙二醇這三種。
 
用水作為冷媒是暖通及化工行業(yè)換熱系統(tǒng)中最常用的冷卻方法之一。水可以取自江河水、海水、井水及通常的市政自來水等，價格低廉、易得并且對環(huán)境污染小。但是，在降溫過程中可能出現(xiàn)水垢、結(jié)晶等問題，且冷媒水用量隨季節(jié)和地區(qū)的不同會有很大的差異，使得其在啤酒發(fā)酵中應(yīng)用較少。
 
乙醇，即酒精，廣泛應(yīng)用于藥劑、燃料和溶劑等領(lǐng)域的降溫。考慮其低毒性，國外有的啤酒廠會將食用酒精作為其發(fā)酵過程中的冷卻介質(zhì)，保證自己啤酒的食品安全。但乙醇的比熱容較小，因此其制冷效果并不理想。其次，乙醇的蒸汽壓力較低，需要更高的工作壓力才能使其達到制冷效果。此外，乙醇在冷卻系統(tǒng)中也容易腐蝕和氧化，從而降低系統(tǒng)的使用壽命。
 
乙二醇是一種常見的溶劑，在常溫下是一種無色、無臭的液體，具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，具有高比熱容和高熱導(dǎo)率的特性，在冷卻降溫領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。此外，乙二醇與水具有良好的相容性，可與水形成各種體積比例的混合液。這一特性使得乙二醇可以根據(jù)實際需要靈活調(diào)節(jié)溶液濃度，調(diào)節(jié)溶液冰點，以滿足不同的冷卻降溫需求。也是現(xiàn)代啤酒廠在降溫中首要應(yīng)用的冷卻介質(zhì)。
 

因此大家在看到大多數(shù)設(shè)備廠家列出的啤酒發(fā)酵罐配置中，乙二醇通過彌勒板夾套降溫常常是一個標(biāo)準(zhǔn)答案。希望這篇文章在大家購置啤酒發(fā)酵罐時，對降溫控溫配置的選擇上有所幫助。