20万KL啤酒厂酵母扩培系统设计简介(pdf 43页)

20万KL啤酒厂酵母扩培系统设计20万KL啤酒厂酵母扩培系统设计 研究生 研究生 导师 导师 2006 9 14 论文框架论文框架 绪论绪论 酵母培养系统的设计酵母培养系统的设计 扩培酵母的微生物检测扩培酵母的微生物检测 酵母扩培系统的应用实例酵母扩培系统的应用实例 主要结论与展望主要结论与展望 1 绪论绪论 图1 1 酵母沉降到锥形罐后的温度变化图1 1 酵母沉降到锥形罐后的温度变化 即便微生物管理较好 酵 母没有受到微生物污染 但由 于酵母粘度高 导热性差 加之 发酵罐锥底降温和保温条件差 如 果沉降酵母来不及回收 酵母内部温度 甚至高达11 导致酵母活性和活力迅 速下降 甚至造成酵母衰老死亡 即便微生物管理较好 酵 母没有受到微生物污染 但由 于酵母粘度高 导热性差 加之 发酵罐锥底降温和保温条件差 如 果沉降酵母来不及回收 酵母内部温度 甚至高达11 导致酵母活性和活力迅 速下降 甚至造成酵母衰老死亡 酵母扩培是经常性技术工作酵母扩培是经常性技术工作 因此 对于啤酒工厂来说 需要经常更换接种 酵母 酵母扩培工作是经常性技术工作 因此 对于啤酒工厂来说 需要经常更换接种 酵母 酵母扩培工作是经常性技术工作 酵母工艺对发酵的影响酵母工艺对发酵的影响 错误的酵母工艺将对啤酒生产带来许多影响 错误的酵母工艺将对啤酒生产带来许多影响 发酵迟缓 发酵迟缓 pH值下降缓慢 下降幅度小 pH值下降缓慢 下降幅度小 啤酒pH值上升 啤酒pH值上升 微生物污染危险增加 微生物污染危险增加 双乙酰含量升高 还原能力下降 双乙酰含量升高 还原能力下降 过滤困难与浊度升高的问题 过滤困难与浊度升高的问题 还原物质减少 还原物质减少 泡沫与口味稳定性下降 泡沫与口味稳定性下降 啤酒带硫味和酵母味道 宽广的后苦味等 啤酒带硫味和酵母味道 宽广的后苦味等 酵母培养模式酵母培养模式 长期以来 汉生氏发明的纯种培养模式一直运用于啤 酒厂 这种模式包括三个阶段 长期以来 汉生氏发明的纯种培养模式一直运用于啤 酒厂 这种模式包括三个阶段 第一个阶段 定期分离纯化保藏酵母菌种 保持酵母 的高活力 这个阶段通常在实验室进行 也可以委托专门 的实验室保藏单位进行 第一个阶段 定期分离纯化保藏酵母菌种 保持酵母 的高活力 这个阶段通常在实验室进行 也可以委托专门 的实验室保藏单位进行 第二个阶段 需要在实验室阶段 取保藏啤酒酵母菌 株斜面1环 接入10mL10 第二个阶段 需要在实验室阶段 取保藏啤酒酵母菌 株斜面1环 接入10mL10o oP无菌麦汁中 P无菌麦汁中 第三个阶段 扩大培养阶段 采用与发酵设备配套的 酵母扩培设备 将酵母数量扩大培养到适合数量 供生产 需要 第三个阶段 扩大培养阶段 采用与发酵设备配套的 酵母扩培设备 将酵母数量扩大培养到适合数量 供生产 需要 酵母同步培养技术酵母同步培养技术 图1 3 传统酵母培养方式和同步培育方式的比较图1 3 传统酵母培养方式和同步培育方式的比较 酵母同步培养技术是一种比较先 进的酵母培养技术 也称酵母同化技 术 特点是 酵母细胞在生长繁殖阶 段完全处在对数生长期 酵母生长繁 殖基本一致 以保持酵母的高活性和 高活力 酵母同步培养不是通过对接种麦 汁进行额外处理 而是采用具有循环 通风装置的培养罐 进行一罐或多罐 培养工艺 可以实现追加麦汁进行生 产 并可实现自动化控制 酵母同步培养技术是一种比较先 进的酵母培养技术 也称酵母同化技 术 特点是 酵母细胞在生长繁殖阶 段完全处在对数生长期 酵母生长繁 殖基本一致 以保持酵母的高活性和 高活力 酵母同步培养不是通过对接种麦 汁进行额外处理 而是采用具有循环 通风装置的培养罐 进行一罐或多罐 培养工艺 可以实现追加麦汁进行生 产 并可实现自动化控制 酵母扩培的技术要求酵母扩培的技术要求 一套好的酵母扩培系统还应该能够 一套好的酵母扩培系统还应该能够 得到高活性酵母 并具有高的发酵性能 得到高活性酵母 并具有高的发酵性能 减少接种初期的滞后期 以防止麦汁染菌 减少接种初期的滞后期 以防止麦汁染菌 酵母质量好 可重复回收利用 酵母质量好 可重复回收利用 干净的风味和口感 干净的风味和口感 好的泡沫稳定性 好的泡沫稳定性 同普通的酵母培养系统相比较 好的酵母扩培系 统不仅要能够保证关键工艺流程最优化 提高产品质 量和操作安全性 还能降低设备投资和运行成本 同普通的酵母培养系统相比较 好的酵母扩培系 统不仅要能够保证关键工艺流程最优化 提高产品质 量和操作安全性 还能降低设备投资和运行成本 现代扩培技术的新发展现代扩培技术的新发展 高浓酿造技术的应用越来 越广泛 麦汁浓度也越来越 高 发酵过程中的高渗透压和 酒精毒性对酵母生理产生的影 响在增加 在高浓酿造的新形式下进 行酵母扩培 不仅需要解决麦 汁的溶解氧问题 还需要解决 酵母耐渗透压等新问题 高浓酿造技术的应用越来 越广泛 麦汁浓度也越来越 高 发酵过程中的高渗透压和 酒精毒性对酵母生理产生的影 响在增加 在高浓酿造的新形式下进 行酵母扩培 不仅需要解决麦 汁的溶解氧问题 还需要解决 酵母耐渗透压等新问题 图图1 4 阀阵的使用示意图阀阵的使用示意图 2 酵母培养系统的设计酵母培养系统的设计 从过程自动化到工艺从过程自动化到工艺 完备性的实践完备性的实践 设计主要参数设计主要参数 要求要求 单位单位 扩培罐扩培罐1 扩培罐扩培罐2 扩培罐扩培罐3 有效容积有效容积 hL 5 30 100 全容积全容积 hL 6 2 37 125 起始酵母浓度起始酵母浓度 个细胞个细胞 mL2 106 1 8 106 1 8 106 最终酵母浓度最终酵母浓度 个细胞个细胞 mL60 106 80 106 90 106 扩培步骤前的稀释度扩培步骤前的稀释度 1 20 1 6 1 5 扩培温度扩培温度 25 20 20 16 16 12 杀菌剂温度杀菌剂温度 100 100 杀菌剂稀释度杀菌剂稀释度 30 30 达到最终酵母浓度的大约时间达到最终酵母浓度的大约时间 hr 40 40 40 总的时间包括总的时间包括CIP hr 44 0 44 0 44 0 充氧流量充氧流量 m hr 10 10 10 充氧持续时间充氧持续时间 s 10 10 10 充氧第一天的断开时间充氧第一天的断开时间 min 1 1 1 充氧第二天的断开时间充氧第二天的断开时间 min 0 5 0 5 0 5 表表2 1 酵母扩培系统设计参数酵母扩培系统设计参数 框架图框架图 图2 1 酵母扩培的基本框图图2 1 酵母扩培的基本框图 CIP系统系统 酵母扩培系统卫生要求极为严格 清洗要求不 同于其它酿造系统 需要设立独立的CIP站 酵母扩培系统卫生要求极为严格 清洗要求不 同于其它酿造系统 需要设立独立的CIP站 对于扩培系统来说 主要使用热碱进行清洗 蒸 汽消毒 对于扩培系统来说 主要使用热碱进行清洗 蒸 汽消毒 CIP系统必须能够单独对扩培罐1 2和3进行清 洗 在不妨碍其它操作的前提下 也能单独对管道和 充氧系统进行清洗 CIP系统必须能够单独对扩培罐1 2和3进行清 洗 在不妨碍其它操作的前提下 也能单独对管道和 充氧系统进行清洗 CIP站设计还需要考虑洗球选择 阀门腔清洗 空气管路清洗等 不能产生任何清洗死角 另外需要 CIP加热系统 不能产生泄漏等 CIP站设计还需要考虑洗球选择 阀门腔清洗 空气管路清洗等 不能产生任何清洗死角 另外需要 CIP加热系统 不能产生泄漏等 麦汁的灭菌和接种麦汁的灭菌和接种 有些观点认为 扩培酵母应该接入没有冷却的热麦汁 热麦汁在 扩培罐中灭菌 温度一般为102 104 以保证麦汁无菌 有些观点认为 扩培酵母应该接入没有冷却的热麦汁 热麦汁在 扩培罐中灭菌 温度一般为102 104 以保证麦汁无菌 也有观点认为 麦汁经过灭菌后 尤其采用较高的灭菌温度 麦汁 将产生大量类黑素 营养受到破坏 对酵母生长繁殖不利 因此主张接 入冷麦汁 也有观点认为 麦汁经过灭菌后 尤其采用较高的灭菌温度 麦汁 将产生大量类黑素 营养受到破坏 对酵母生长繁殖不利 因此主张接 入冷麦汁 根据招标书要求和该厂实际情况 作者采用三个扩培罐都设有单独 加热和冷却系统 采用热麦汁直接接入到扩培罐中 一方面可以缩短麦 汁再次灭菌时间 另一方面能提高灭菌麦汁质量 该系统可以通过酵母 添加系统直接接入冷麦汁 这就是系统的柔性设计 根据招标书要求和该厂实际情况 作者采用三个扩培罐都设有单独 加热和冷却系统 采用热麦汁直接接入到扩培罐中 一方面可以缩短麦 汁再次灭菌时间 另一方面能提高灭菌麦汁质量 该系统可以通过酵母 添加系统直接接入冷麦汁 这就是系统的柔性设计 麦汁在接入到扩培罐前 能够单独对从麦汁主管道到扩培罐管路进 行CIP清洗 可以按要求数量接入麦 因此 在麦汁主管道上安装一只 双座阀 一路直接到麦汁冷却器 一路走CIP和接入麦汁到扩培罐中 另外 在接入麦汁管路上安装流量计 麦汁在接入到扩培罐前 能够单独对从麦汁主管道到扩培罐管路进 行CIP清洗 可以按要求数量接入麦 因此 在麦汁主管道上安装一只 双座阀 一路直接到麦汁冷却器 一路走CIP和接入麦汁到扩培罐中 另外 在接入麦汁管路上安装流量计 成熟酵母可以方便地送到冷却麦汁主管路上 酵母接种系统和热麦 汁接入系统相似 也使用一只双座阀 能够对从扩培系统到麦汁主管路 的一段进行独立CIP洗涤 并能消除卫生死角 成熟酵母可以方便地送到冷却麦汁主管路上 酵母接种系统和热麦 汁接入系统相似 也使用一只双座阀 能够对从扩培系统到麦汁主管路 的一段进行独立CIP洗涤 并能消除卫生死角 酵母的充氧技术酵母的充氧技术 从空气站来的空气虽然经过预处理 但不能满足酵 母扩培系统对无菌空气的要求 因此 需要对压缩空气 进行再次处理 一般经过二级处理 第一级是粗滤 采 用0 45 m的空气过滤器 第二级是精滤 一般采用 0 2 m过滤器 由于空气流动速度很快 0 2 m的空气 过滤器对包括细菌在内的粒子的过滤效率很高 从空气站来的空气虽然经过预处理 但不能满足酵 母扩培系统对无菌空气的要求 因此 需要对压缩空气 进行再次处理 一般经过二级处理 第一级是粗滤 采 用0 45 m的空气过滤器 第二级是精滤 一般采用 0 2 m过滤器 由于空气流动速度很快 0 2 m的空气 过滤器对包括细菌在内的粒子的过滤效率很高 精滤过滤器还需要能够使用0 1MPa的蒸汽进行在线 灭菌和再生 精滤过滤器还需要能够使用0 1MPa的蒸汽进行在线 灭菌和再生 整个空气系统至少每周CIP清洗一次 整个空气系统至少每周CIP清洗一次 麦汁充氧系统使用酵母扩培系统的CIP清洗 麦汁充氧系统使用酵母扩培系统的CIP清洗 氧对酵母扩培的影响氧对酵母扩培的影响 啤酒酵母是兼性好氧微生物 当酵母生长时 如果有氧存 在 发酵就受到抑制 这就是巴斯德效应 啤酒酵母是兼性好氧微生物 当酵母生长时 如果有氧存 在 发酵就受到抑制 这就是巴斯德效应 但是 后来的研究发现 如果酵母接种到营养丰富的培养基 时 比如麦汁浓度 但是 后来的研究发现 如果酵母接种到营养丰富的培养基 时 比如麦汁浓度 2 时 即使有氧存在 酵母仍然主要进行厌 氧发酵 这就是 时 即使有氧存在 酵母仍然主要进行厌 氧发酵 这就是Crabtree效应 对于普通麦汁培养基而言 这种效 应甚至否定了巴斯德效应 效应 对于普通麦汁培养基而言 这种效 应甚至否定了巴斯德效应 最近几年的研究还表明 酵母培养过程中的某些因素 比如搅 拌和混合的剪切力 氧的胁迫作用 以及 最近几年的研究还表明 酵母培养过程中的某些因素 比如搅 拌和混合的剪切力 氧的胁迫作用 以及CO2和酒精毒性 都会对 酵母活力和啤酒质量产生影响 当然主要影响因素是充氧方式产 生的剪切力和胁迫作用 和酒精毒性 都会对 酵母活力和啤酒质量产生影响 当然主要影响因素是充氧方式产 生的剪切力和胁迫作用 充氧强度充氧强度 充氧量 充氧量 mg L 结果结果 2 缺乏氧气 倍增时间延长缺乏氧气 倍增时间延长 4 缺乏氧气 倍增时间长缺乏氧气 倍增时间长 15 延长了好氧生长阶段 酵母完成好氧阶段是形成强烈泡沫延长了好氧生长阶段 酵母完成好氧阶段是形成强烈泡沫 10 延长了好氧生长阶段 泡沫形成较少延长了好氧生长阶段 泡沫形成较少 8 延长了好氧生长阶段 泡沫形成得到控制延长了好氧生长阶段 泡沫形成得到控制 表2 2 不同充氧强度对酵母培养的影响表2 2 不同充氧强度对酵母培养的影响 100克糖中干酵母克数 糖浓度 g L 图2 2 糖浓度和干酵母产量的关系图2 2 糖浓度和干酵母产量的关系 图2 3 酵母扩培系统的充氧装置图2 3 酵母扩培系统的充氧装置 防混防混 管路系统管路系统 酵母扩培系统的酵母扩培系统的 防混防混 设计是 指防止麦汁或酵母管路与CIP管路 在物料流动时发生任何意义上的混 合 因此 除了在设计时要严格保 证两种管路不会发生短路外 比如 可以使用跨接管 这样某个重要管 路每次只可能流过麦汁 酵母培养 液或CIP 设计是 指防止麦汁或酵母管路与CIP管路 在物料流动时发生任何意义上的混 合 因此 除了在设计时要严格保 证两种管路不会发生短路外 比如 可以使用跨接管 这样某个重要管 路每次只可能流过麦汁 酵母培养 液或CIP 为了强化系统的安全性 在跨 接管路上还安装接近触点开关 如 果发生人为误接 自动控制系统将 发出警告 甚至导致系统停机 为了强化系统的安全性 在跨 接管路上还安装接近触点开关 如 果发生人为误接 自动控制系统将 发出警告 甚至导致系统停机 另外 对于与CIP 麦汁或酵 母培养液接触的阀门 需要配有阀 腔自动清洗装置 另外 对于与CIP 麦汁或酵 母培养液接触的阀门 需要配有阀 腔自动清洗装置 图2 4 阀腔清洗装置的设计图2 4 阀腔清洗装置的设计 工艺流程计算工艺流程计算 图图2 5 酵母扩培罐的加热面积计算软件酵母扩培罐的加热面积计算软件 图图2 6 泵选型计算软件泵选型计算软件 酵母扩培系统的PID图 YPT1 DN50 DN50 2 kl 1 5 kl Glycol Glycol Wort Cooler Wort Sterile Air Yeast Pitching Hot Wort DN 65 DN 50 DN 50 Water DN 50 DN 25 DN 25 DN 125 DN 65 DN 65 DN 50 DN 50 CIP Tank 1 kl INJECTION YEAST FLASK Air 6 bar Steam 4 bar DN50 DN50 YPT2 8 kl 6 kl 2 pcs To Condensate Tank 冷凝水回收 冷凝水回收 酵母添加热CIP回 热麦汁 麦汁冷却器 酵母扩培罐1 酵母扩培罐2 Yeast Pitching CIP RYeast Pitching CIP R DN50 YPT3 酵母扩培罐3 35kl 25 kl DN50 1000L H 120L DN15 Contd Caustic Air 6bar DN25 DN25 图图2 7 酵母扩培系统的酵母扩培系统的P ID图图 自动控制和程序描述性语言 自动控制和程序描述性语言 FDS 酵母扩培系统的所有控制元件放在一个不锈钢控 制柜内 一台西门子 酵母扩培系统的所有控制元件放在一个不锈钢控 制柜内 一台西门子OP27逻辑控制器用于操作和自动 控制 这项工作主要由电器和自控工程师来完成 但 是需要作者提供完善的 逻辑控制器用于操作和自动 控制 这项工作主要由电器和自控工程师来完成 但 是需要作者提供完善的FDS图 图 程序描述性语言 程序描述性语言 Functional Description Specification FDS 是一种用来解释装备和仪表如何 运行的语言 语言本身不像 是一种用来解释装备和仪表如何 运行的语言 语言本身不像C语言等复杂 一般也并 没有固定格式 只是供软件编程人员理解工艺和设备 操作 以及系统控制过程的顺序等 语言等复杂 一般也并 没有固定格式 只是供软件编程人员理解工艺和设备 操作 以及系统控制过程的顺序等 造价计算造价计算 任何项目都要有保证合理 利润 这样才是一个成功的 项目 作者供职的 任何项目都要有保证合理 利润 这样才是一个成功的 项目 作者供职的GEA公 司 建立了一套完整的软件 用于造价计算 只有在合理 利润以上的项目才能获得批 准并付诸实施 图 公 司 建立了一套完整的软件 用于造价计算 只有在合理 利润以上的项目才能获得批 准并付诸实施 图2 8是酵母 扩培系统造价测算表 经测 算 该项目的利润在公司的 合理利润范围以内 因此如 期获得批准实施 是酵母 扩培系统造价测算表 经测 算 该项目的利润在公司的 合理利润范围以内 因此如 期获得批准实施 图图2 8 酵母扩培系统费用测算表酵母扩培系统费用测算表 本章小结本章小结 20万千升酵母扩培系统是个综合性工程 涉及到控制 工艺和设备的计算 设计 选型 和采购 在该工程的设计中 作者将最新酵母 工艺研究成果 包括酵母的同步培养 充氧设 计等融入到设计中 万千升酵母扩培系统是个综合性工程 涉及到控制 工艺和设备的计算 设计 选型 和采购 在该工程的设计中 作者将最新酵母 工艺研究成果 包括酵母的同步培养 充氧设 计等融入到设计中 3 扩培酵母的微生物检测扩培酵母的微生物检测 酵母主要评价指标酵母主要评价指标 评价酵母扩培系统好坏 主要是评价酵母质量的好坏 一般来说 至少应包括 评价酵母扩培系统好坏 主要是评价酵母质量的好坏 一般来说 至少应包括 酵母密度 一般要求达到 酵母密度 一般要求达到1 108个细胞个细胞 mL 酵母活性和酵母活力 酵母活性和酵母活力 好氧菌浓度 好氧菌浓度 厌氧菌浓度等 厌氧菌浓度等 当然 不同啤酒生产厂家对啤酒酵母的评价体系可能差当然 不同啤酒生产厂家对啤酒酵母的评价体系可能差 别较大 比如有些厂家还考察酵母的极限发酵度等 别较大 比如有些厂家还考察酵母的极限发酵度等 项目项目 单位单位 扩培罐扩培罐1 扩培罐扩培罐2 扩培罐扩培罐3 起始酵母浓度起始酵母浓度 个细胞个细胞 mL 1 8 106 10 106 17 106 最终酵母浓度最终酵母浓度 个细胞个细胞 mL 82 106 95 106 110 106 扩培步骤前的稀释度扩培步骤前的稀释度 1 20 1 6 1 5 扩培温度扩培温度 C 23 18 14 达到最终酵母浓度的大约时间达到最终酵母浓度的大约时间 H 42 38 38 总的时间包括总的时间包括CIP h 46 42 42 充氧流量充氧流量 m h 10 10 10 好氧菌浓度好氧菌浓度 个细胞个细胞 mL 0 0 0 厌氧菌浓度厌氧菌浓度 个细胞个细胞 mL 0 0 0 野生酵母浓度野生酵母浓度 个细胞个细胞 mL 0 0 0 酵母活性酵母活性 100 100 100 酵母活力酵母活力 VT 14 5 14 1 14 表表3 1 酵母扩培系统主要评价指标结果酵母扩培系统主要评价指标结果 酵母活性和活力酵母活性和活力 活细胞对次甲基蓝具有还原 性 而死细胞由于没有还原能力 则被染上次甲基蓝的蓝色 这种 方法快捷简便 一般可以在观测 酵母形态和对酵母进行计数时同 时进行 活细胞对次甲基蓝具有还原 性 而死细胞由于没有还原能力 则被染上次甲基蓝的蓝色 这种 方法快捷简便 一般可以在观测 酵母形态和对酵母进行计数时同 时进行 由于该公司原先没有酵母活 力的检测计划 经推荐 该公司 开始使用酸度滴定法 由于该公司原先没有酵母活 力的检测计划 经推荐 该公司 开始使用酸度滴定法 VT 测 定酵母活力 测 定酵母活力 图3 1酵母质量与活力VT值的关系图3 1酵母质量与活力VT值的关系 本套扩培系统的酵母培养液主要处于同步生长阶段 经检测活性可达99 以上 活力通常在14以上 甚至可以 达到15 本套扩培系统的酵母培养液主要处于同步生长阶段 经检测活性可达99 以上 活力通常在14以上 甚至可以 达到15 污染菌检测污染菌检测 好氧菌测定好氧菌测定 由于酵母扩培过程始终是通气培养过程 可能存在好氧菌污染 为了 保证酵母的质量 通常需要检测酵母中醋酸菌 大肠杆菌等好氧菌 长期 检测结果表明 该系统扩培各个阶段都没有检测出好氧菌 由于酵母扩培过程始终是通气培养过程 可能存在好氧菌污染 为了 保证酵母的质量 通常需要检测酵母中醋酸菌 大肠杆菌等好氧菌 长期 检测结果表明 该系统扩培各个阶段都没有检测出好氧菌 厌氧菌测定厌氧菌测定 该公司长期使用该公司长期使用MRS培养基 认为检测结果比较可靠 对酵母扩培的 各个阶段进行微生物检测 均没有检出厌氧菌污染 培养基 认为检测结果比较可靠 对酵母扩培的 各个阶段进行微生物检测 均没有检出厌氧菌污染 该公司曾经使用该公司曾经使用PCR技术进行微生物检测 也没有检出厌氧菌 技术进行微生物检测 也没有检出厌氧菌 野生酵母测定野生酵母测定 长期对扩培阶段的酵母培养液进行野生酵母检测 结果表明 此阶段 野生酵母污染数量为 长期对扩培阶段的酵母培养液进行野生酵母检测 结果表明 此阶段 野生酵母污染数量为0 但是 该公司在啤酒发酵液和酵母泥中曾检测出几种野生酵母 至今 仍在查找原因 但是 该公司在啤酒发酵液和酵母泥中曾检测出几种野生酵母 至今 仍在查找原因 本章小结本章小结 20万千升酵母扩培系统投入使用以后 作 者建立了评价酵母质量的多个微生物检测指 标 包括酵母密度 酵母活性 酵母活力和微 生物污染等 结果表明 使用该套酵母扩培系 统后 最终酵母密度可达1 10 10 20万千升酵母扩培系统投入使用以后 作 者建立了评价酵母质量的多个微生物检测指 标 包括酵母密度 酵母活性 酵母活力和微 生物污染等 结果表明 使用该套酵母扩培系 统后 最终酵母密度可达1 10 108 8个细胞 mL 酵母活性 99 酵母活力 14VT 微生物 污染 包括好氧菌 厌氧菌和野生酵母 均为 0 酵母形态好 完全满足设计要求 个细胞 mL 酵母活性 99 酵母活力 14VT 微生物 污染 包括好氧菌 厌氧菌和野生酵母 均为 0 酵母形态好 完全满足设计要求 4 酵母扩培系统的应用实例酵母扩培系统的应用实例 表4 1 本扩培系统和甲 乙两厂原系统的微生物检测比较表4 1 本扩培系统和甲 乙两厂原系统的微生物检测比较 项目项目 单位单位 本扩培系统本扩培系统 甲厂原系统甲厂原系统 乙厂原系统乙厂原系统 最终酵母浓度最终酵母浓度 个细胞个细胞 mL 1 1 108 9 0 107 9 2 107 扩培步骤前的稀释度扩培步骤前的稀释度 1 5 1 6 1 6 5 扩培温度扩培温度 C 14 15 14 达到最终酵母浓度的大约时间达到最终酵母浓度的大约时间h 38 41 43 充氧流量充氧流量 m h 10 9 9 好氧菌浓度好氧菌浓度 个细胞个细胞 mL 0 0 0 厌氧菌浓度厌氧菌浓度 个细胞个细胞 mL 0 5 3 野生酵母浓度野生酵母浓度 个细胞个细胞 mL 0 1 98 98 酵母活力酵母活力 VT 14 5 未检测未检测 12 微生物的检测微生物的检测 溶解氧对酵母的影响溶解氧对酵母的影响 结果表明 使用高浓麦汁进行酵母扩培时 虽然不需要特别 充氧 但必须将溶解氧控制在合理水平 结果表明 使用高浓麦汁进行酵母扩培时 虽然不需要特别 充氧 但必须将溶解氧控制在合理水平 在最终酵母浓度 达到最终酵母浓度大约需要时间等方面 本套酵母扩培系统均较甲乙两厂原酵母扩培系统有很大改善 作 者认为 这是由于三套系统的充氧流量不同 造成三套系统溶解 氧不同 甲 乙厂原扩培系统的充氧流量不能满足酵母扩培需要 在最终酵母浓度 达到最终酵母浓度大约需要时间等方面 本套酵母扩培系统均较甲乙两厂原酵母扩培系统有很大改善 作 者认为 这是由于三套系统的充氧流量不同 造成三套系统溶解 氧不同 甲 乙厂原扩培系统的充氧流量不能满足酵母扩培需要 这说明 不同充氧强度的确对酵母扩大培养产生较大影响 当培养基溶氧不足时 酵母生长时间延长 最终酵母细胞密度降 低 充氧强度越大 酵母生长阶段延长 酵母密度提高 但由于 泡沫形成以及氧对酵母产生的氧胁迫性造成酵母生长受损 酵母 活力下降 这说明 不同充氧强度的确对酵母扩大培养产生较大影响 当培养基溶氧不足时 酵母生长时间延长 最终酵母细胞密度降 低 充氧强度越大 酵母生长阶段延长 酵母密度提高 但由于 泡沫形成以及氧对酵母产生的氧胁迫性造成酵母生长受损 酵母 活力下降 所以 对于高浓麦汁的酵母扩培来说 在培养期间将系统的 溶解氧始终维持在 所以 对于高浓麦汁的酵母扩培来说 在培养期间将系统的 溶解氧始终维持在8mg L 以氧浓度计 酵母密度即可满足预定 要求 以氧浓度计 酵母密度即可满足预定 要求 酵母扩培系统的先进性酵母扩培系统的先进性 自动化水平的比较自动化水平的比较 甲 乙两厂对原有酵母扩培系统进行升级换代的初衷 就是淘汰手动操 作 重要操作改为自动化控制 因此 新老系统自动化水平不能同日而语 甲 乙两厂对原有酵母扩培系统进行升级换代的初衷 就是淘汰手动操 作 重要操作改为自动化控制 因此 新老系统自动化水平不能同日而语 新技术的应用新技术的应用 甲 乙两厂原有的酵母扩培系统都是建厂初期投入使用 都是两罐式扩大 培养模式 酵母扩培方法虽然非常成熟 但培养时间较长 没有进行防混设 计 微生物污染事故经常发生 严重影响了正常生产 而且 由于系统的灵活 性差 不能满足现代高辅料 高浓酿造等对酵母扩培技术的新要求 甲 乙两厂原有的酵母扩培系统都是建厂初期投入使用 都是两罐式扩大 培养模式 酵母扩培方法虽然非常成熟 但培养时间较长 没有进行防混设 计 微生物污染事故经常发生 严重影响了正常生产 而且 由于系统的灵活 性差 不能满足现代高辅料 高浓酿造等对酵母扩培技术的新要求 新系统不仅在自动化水平控制上很高 在设计中还吸收了酵母培养扩培研 究中的最新研究成果 比如酵母的同步培养技术 酵母的高浓酿造的充氧理论 等 还采用了防混阀 先进的酵母充氧装置等新技术 代表了酵母扩培设备发 展的方向 新系统不仅在自动化水平控制上很高 在设计中还吸收了酵母培养扩培研 究中的最新研究成果 比如酵母的同步培养技术 酵母的高浓酿造的充氧理论 等 还采用了防混阀 先进的酵母充氧装置等新技术 代表了酵母扩培设备发 展的方向 酵母扩培系统的先进性酵母扩培系统的先进性 柔性设计柔性设计 甲 乙两厂原有系统灵活性差 不能满足啤酒酿造的新技术发展 本系 统在设计时 充分考虑到了柔性设计 比如系统可以接入热麦汁 也可以接 入冷麦汁 充氧强度可以进行调整等 这在原有系统是难以做到的 甲 乙两厂原有系统灵活性差 不能满足啤酒酿造的新技术发展 本系 统在设计时 充分考虑到了柔性设计 比如系统可以接入热麦汁 也可以接 入冷麦汁 充氧强度可以进行调整等 这在原有系统是难以做到的 扩培酵母与啤酒质量扩培酵母与啤酒质量 甲 乙两公司主要生产淡爽性啤酒和纯生啤酒 在上海 常州及其周 边地区占有较大市场份额 消费者评价认为其啤酒色泽金黄 泡沫洁白丰富 口味淡爽 没有后苦味等 长期以来适应了当地消费者的口味需求 甲 乙两公司主要生产淡爽性啤酒和纯生啤酒 在上海 常州及其周 边地区占有较大市场份额 消费者评价认为其啤酒色泽金黄 泡沫洁白丰富 口味淡爽 没有后苦味等 长期以来适应了当地消费者的口味需求 甲 乙两公司酵母还原双乙酰正常 峰值较低 贮酒时间较短 酒龄 仅需15天 旺季可以缩短到12天 说明酵母具有很好的性能 因此可以反映 该套20万千升酵母扩培系统运行是成功的 甲 乙两公司酵母还原双乙酰正常 峰值较低 贮酒时间较短 酒龄 仅需15天 旺季可以缩短到12天 说明酵母具有很好的性能 因此可以反映 该套20万千升酵母扩培系统运行是成功的 设备运行主要结论设备运行主要结论 甲 乙两厂原有的酵母扩培系统 虽然经过多次技术改造 由 于扩培酵母密度不能达到内控标准 细菌污染事故经常发生 甚至 发生倒罐事故 所以在20万千升酵母扩培系统投入运行后 老系统 已经先后停止使用 甲 乙两厂原有的酵母扩培系统 虽然经过多次技术改造 由 于扩培酵母密度不能达到内控标准 细菌污染事故经常发生 甚至 发生倒罐事故 所以在20万千升酵母扩培系统投入运行后 老系统 已经先后停止使用 甲 乙两厂几年来的运行证明 该套20万千升酵母扩培系统自 动化程度高 微生物控制能力强 每周至少扩培一次酵母 完全满 足生产需要 几乎没有发生硬件和软件故障 更没有发生一宗酵母 培养失败事故 甲 乙两厂几年来的运行证明 该套20万千升酵母扩培系统自 动化程度高 微生物控制能力强 每周至少扩培一次酵母 完全满 足生产需要 几乎没有发生硬件和软件故障 更没有发生一宗酵母 培养失败事故 由于新系统自动化程度高 减少操作和管理人员 降低了微生 物污染 完全满足20万千升啤酒酿造需要 取得了一定的经济和社 会效益 由于新系统自动化程度高 减少操作和管理人员 降低了微生 物污染 完全满足20万千升啤酒酿造需要 取得了一定的经济和社 会效益 5 主要结论与展望主要结论与展望 主要结论主要结论 1 啤酒酵母的质量是啤酒生产的灵魂 酵母在有氧 和高浓度麦汁下生长 将受到氧和培养基的高胁迫和高 渗透压的影响 在酵母扩大培养过程中必须充分考虑 作者